技術の歴史 - CryEngine

本日は、ゲーム業界に影響を与えたテクノロジーの開発の歴史についてお話しする新しい一連の記事をお届けしたいと思います。 そして、最も有名なエンジンの 1999 つから始めましょう。このエンジンは、今日まで、その世代のエンジンの主力製品であり続けています。これは、ドイツの民間企業 Crytek の CryEngine です。 同社は、XNUMX 年に、トルコ出身でドイツの大学の学生であるプログラマー Cevat Yerli と、彼の兄弟である Avni Yerli と Faruk Yerli によって設立されました。

当時のゲームは、ゲームプレイとグラフィックの両方に多くの欠陥を抱えていました。そこで、Cevatと彼の兄弟たちは、インターネットで開発者に不満を言う代わりに、自分たちでゲームの開発に着手しました。まず、全く新しいグラフィックエンジンが必要でした。そこで、Yerli兄弟と彼らが集めた開発チームが開発に着手しました。人員の選定はインターネット経由で行われましたが、当時、学生グループで全く新しい革新的なグラフィックエンジンを開発するというアイデアは全く無謀に思えたため、作業は容易ではありませんでした。

多くの人々は、すべてがすでに作成されており、試す価値さえない、とにかく何も起こらないと確信していますが、これは私たちのトルコ人に関するものではありません. 信じられないほどの忍耐と非常識な努力のおかげで、非常に専門的な開発チームが編成され、2000 年 XNUMX 月のエレクトロニック エンターテイメント エキスポで実演されたエンジンの動作するデモ バージョンが作成されました。 デモンストレーションは、恐竜が住む巨大な島の生息地で行われました。

このエンジンは、学生によって作成されたという事実にもかかわらず、広大な領域をカバーし、当時達成できなかった詳細と処理速度を提供しました。

米国企業 nVidia の代表者は、彼らのデモンストレーションに気づき、Crytek に、当時最新の GeForce 2000 ビデオ カードで使用されていた nVidia NV16 グラフィック プロセッサの機能のデモンストレーションとして、European Computer Trade Show 2 のプレゼンテーションを準備するよう依頼しました。 Ultra そしてGeForce 2MX。

 

 

デモンストレーションの後、訪問者は目新しさに大きな関心を示しました。 nVidia との協力の信じられないほどの成功により、兄弟は独自の会社 CryTek を設立し、開発を独自のゲームを作成するための本格的なエンジンに変えることにしました。 その後、そのエンジンをもとに「X-Isle」と「Engalus」の2つのゲームが作られることになったが、いずれもリリースされなかった。 

 

 

CryEngine は、最新のすべてのグラフィック エンジンと同様に、クロスプラットフォームです。 レンダリング エンジンは、OpenGL、DirectX 8 および 9 の両方のバージョンをサポートしています。 エンジンはオープン エリア用に設計されていますが、クローズド スペースにも適しています。 このすべてで、3 つのゲーム レベルには最大 XNUMX km の場所が含まれていました。

物理システムはサードパーティのエンジンを使用していませんが、品質には影響しませんでした。 物理エンジンは、ソリッド、流体、ビークル、組織シミュレーション、ソフト ボディ エフェクト、社内で開発されたテクノロジーのラグドールをサポートし、すべてが最高レベルで実現しました。

インバース キネマティクス テクノロジにより、モデルに複数のアニメーションを与えてリアルな動作を作成することができました。 人工知能システムにより、C++ の代わりに loa エンジンで記述されたスクリプトを使用できるようになりました。その独自性は、この言語で記述されたスクリプトをコンパイルする必要がないという事実にあります。

ネットワークモードでは、クライアントサーバーシステムが使用されます。これにより、プレーヤーとサーバーの間でできるだけ迅速に、最小限の損失で通信できます。 このエンジンでは、PolyBump と呼ばれる CryTek 独自のソフトウェアのおかげで、3DsMax と Maya の DLL を統合できます。 また、エンジンの主な機能は、C++ プログラミング言語で記述された新しいモジュールをエンジンに埋め込むことができることです。

一般的なアカウントでは、エンジンは私たちに与えました Far Cry、多くのアドオン、および MMORPG AION を備えています。 NCSoft の開発者は MMO 用に Cryngine を購入しましたが、後でニーズに合わせて再設計し、マルチプレイヤー オンライン ゲームの仕様に合わせて最適化しました。

シェーダー技術はエンジンにも使用されました。 2002 年にエンジン自体がリリースされた後、このモジュールは Far Cry のリリース後に変更され、シェーダー バージョン 3.0 のサポートが追加され、エンジン バージョンは 1.2 と呼ばれました。一般に、シェーダでは、ピクセルごとの照明、でこぼこした反射、屈折、蒸気、アニメーション化されたテクスチャ、透明なコンピュータ ディスプレイ、窓、銃弾の穴など、いくつかの視覚効果を使用できます。また、シェーダーのおかげで、霧はまったく新しいレベルで構成され、むしろ当時存在していた他のエンジンと比較してより現実的になりました。

埋め込まれたシェーダーに加えて、エンジンは PolyBump テクノロジも使用します。これは、でこぼこに見えるテクスチャを作成する特別な方法です。 法線マップを使用してボリューム テクスチャを作成するバンプマッピングとは異なり、Polybump は実際のポリゴンを使用します。 これにより、CryEngine ゲームは CPU に大きく依存します。 ただし、このバージョンのエンジンには多くのバグが含まれていたため、パッチは撤回されました。 その後、同社はバージョン 1.3 を開発し、以前のテクノロジを改善およびデバッグし、nVidia ビデオ カード用の DXTC5 法線マップ圧縮と ATI ビデオ カード用の 3Dc を追加しました。 Geometry Instancing テクノロジーも追加されました。

3 年 2004 月 1 日、CryEngine エンジンとサンドボックス 15 リアルタイム ゲーム レベル エディター用の追加ツールのセットである「CryEngine MOD SDK」が正式にリリースされました.CryEngine MOD SDK は無料でダウンロードできます. 2004 年 3 月 10 日、「CryEngine MOD SDK」の更新版がリリースされました。これには、PolyBump プラグイン、2005ds Max および Maya からモデルをインポートするための「CryExporter」ツール、および人工知能マニュアルが含まれていました。 XNUMX 年 XNUMX 月 XNUMX 日、Crytek は「Far Cry」により、AMD64 テクノロジーのサポートがゲームにもたらされました。

30 年 2006 月 XNUMX 日、Ubisoft は Crytek が開発した CryEngine ゲーム エンジンのすべての権利を取得しました。 コンピューターゲームの全権も獲得 Far Cry. Ubisoft は、商標、ロゴ、キャラクター、ストーリー、フランチャイズ、設定、開発および出版権を含む、ゲームおよびエンジンのすべての知的財産に対する独占権を取得しています。 したがって、その瞬間から、Crytek はエンジンと法的または法的な関係を持たず、エンジン自体も CryEngine の商標も使用できなくなりました。

Crytekからゲームへのすべてのパッチのリリース後」Far Cryエンジンは2006つの方向に発展しています。 XNUMX 年以来、Ubisoft は CryEngine のすべての権利を取得し、 Far Cry、その後、彼女はゲーム用エンジンの開発を続けました Far Cry 本能と Far Cry 本能：Xboxの進化、 Far Cry Instincts: Xbox 360 の Predator および Far Cry ニンテンドーWiiの復讐。 Louis-Pierre Farand、チーフプロデューサーとの公式インタビューで述べたように Far Cry 2、Dunia エンジンは元の CryEngine コードの 2 ～ 3% のみを使用します。 その後、Crytek はこのエンジンを CryEngine 2 のベースとして使用しました。

 

FarCry のすべての権利を売却した CryTek は、新しいバージョンのエンジンの開発を開始し、その過程で Crysis と呼ばれる新しいカルト シリーズも作成することを決定しました。 CryEngine 2 は、前バージョンと同じ方法で C++ で作成されていますが、おそらく主な違いは、クロスプラットフォームではないことです。サポートする唯一の OS プラットフォーム Windows。公平を期すために言うと、彼らはそれを第7世代コンソールであるPS3、XboX 360、Wiiに移植しようとしたことに注目することができます。このエンジンの機能を非公開でテストすることも行われましたが、残念ながらこのエンジンのコンソールは公開されませんでした。 CryEngine 2 は、リリース時点で、競合他社と比較して最も技術的に進んでおり、フォトリアリスティックなエンジンです。

エンジンは、DirectX 9 および 10 アプリケーション プログラミング インターフェイスを使用して作成されました。 CryEngine 2 は、その前身である CryEngine のすべてのテクノロジーに加えて、多くの新しい革新的なグラフィックス テクノロジーを組み込み、改善しています。 レベルの開発は依然として最高の状態を維持しており、改善もされています.CryEngine 2は、巨大なオープンおよびクローズドな場所でも優れていますが、プレーヤーの進行に応じてレベルを埋めることができるリソースポンピングシステムもありました.

レンダリング エンジンも例外ではありません。 DirectX のバージョン、および 32 または 64 ビット システムの選択に応じて、エンジンは異なるレンダリングを提供する必要があります。 開発者が 64 ビット機能や最新の API を使用しない場合があります。

強力なツール機能により、開発者はエンジンのパフォーマンスをリアルタイムで分析し、詳細なメモリ使用量レポートを生成し、あらゆるレベルで自動化されたウォークスルーを実行して、一貫性のある完全なテスト結果を得ることができます。

Crytek は 64 ビット アーキテクチャの恩恵を受けました。これは、FarCry の時代からゲーム レベルのサイズが減少していないため、ゲーム レベルを描画するためのリソースのコストが大幅に増加したためです。 これにより、32 ビット システムでは RAM が制限され、64 ビット システムのサポートによってこの問題は簡単に解決されました。 すべてのエンジン コンポーネントは Crytek 独自の開発です。 CryEngine 2 は、マルチコア プロセッサおよびマルチスレッド テクノロジを使用するプロセッサでマルチスレッドをサポートし、積極的に使用します。

その他の興味深い機能には、HDR やダイナミック シャドウだけでなく、ポスト レンダリング効果としての光の計算もサポートするライト プロジェクション テクノロジが含まれます。このようなライティング テクノロジは SSAO と呼ばれます。 SSAO アルゴリズムはリアルタイムで動作し、XNUMXD 仮想空間で拡散間接照明と対応する暗さをシミュレートします。

 

物理エンジンは CryTek 自身によって開発され、CryEngine 2 に統合されたマルチスレッドのリアルタイム物理エンジンである CryPhysics と呼ばれます。 作成されたテクノロジーの巨大な機能により、物理学を使用したさまざまな操作を実行でき、樹木や植生を含むレベル上のほぼすべてのオブジェクトに適用でき、重力、風、爆発などの影響に対するこれらのオブジェクトの反応を現実的にシミュレートできます、摩擦、他の物体との衝突。 おそらく CryTek は、その開発から最適な結果を得るために独自の物理学を必要としていました。

風、雨、またはキャラクターの動きの影響に反応する柔軟な植生、リアルにモデル化されたインタラクティブなロープ橋、生物の触手の物理的に制御されたアニメーション - これらはすべて、高度なロープ物理学の可能性の一部にすぎません。

動的物理学を使用すると、任意の周囲のオブジェクトまたは形状と相互作用し、建物、樹木、またはその他のオブジェクトを選択的に破壊してから、結果として生じる破片や残骸と相互作用することができます。 エンジンは、オブジェクトの分割または分割の事前定義された特性を使用します。

新しい CryEngine 2 キャラクター アニメーション システムは、CryEngine アニメーション システムと比較して、人、モデル、車両のリアルタイム アニメーションが大幅に改善されました。 完全に統合されたキャラクター エディターは、サンドボックス 2 エディター内でアニメーション プレビューを提供します. キャラクター カスタマイズ システムとパラメトリック スケルトン アニメーションにより、よりユニークで生き生きとした NPC が作成されました.

CryEngine 2 は、アダプティブ キーフレーム圧縮技術を使用して、特定のアニメーションに必要な精度に合わせて圧縮レベルを調整できます。 動きの精度をわずかに歪める圧縮のおかげで、RAMの少なくとも90％を解放することが可能になりました。

ゲームCrysisのパッチもエンジンに変更を加えるため、それらのリリースはエンジンの開発の継続と見なすことができます.

1.1 年 8 月 2008 日にリリースされたパッチ XNUMX は、主にエンジンを変更します。
SLI モードの改善 (パフォーマンスの向上、CrossFire テクノロジのサポート)。
ゲームの全体的なパフォーマンスを向上させます。
垂直同期を構成する機能が追加されました。
モーション ブラーのレベル (eng. Motion Blur UI) と「焦点ぼけ」のレベルを制御する機能が追加されました。
Direct3D10 での作業時の解像度の変更に関連するバグを修正しました。
Direct3D10 で作業するときの被写界深度と水滴のレンダリングに関連するバグを修正しました。

1.2 年 6 月 2008 日にリリースされたパッチ XNUMX には、ゲーム エンジンの変更と最適化も含まれていました。
影を表示するためのマルチサンプリング シェーダーを追加しました。
FSAA を使用するモードでのメモリ リークを修正しました。
DX10 モードでの破壊されたオブジェクトの残骸の最適化された除去。
DX10 モードの非常に高い画像設定で最適化されたモーション ブラー。
植生と破壊可能なオブジェクトを表示する際のメモリ リークが修正されました。
Crysis Warhead と Crysis Wars のエンジン開発

Crysis Warhead アドオンの発表後、アドオンがエンジンを大幅に改善および最適化することが知られるようになりました。 18 年 2008 月 XNUMX 日に Crysis Warhead がリリースされた後、多くの独立したレビュアーが実際にエンジンの最適化を見て確認しました。 ただし、最適化のために、開発者が描画オブジェクトの範囲を縮小し、詳細レベルをより「積極的に」したことが知られるようになりました。 Overclockers の Web サイトは、この事実について次のようにコメントしています。 以前は、エンジンは背景の詳細​​を引き出すのにより熱心でした。」

最適化に加えて、多数のモデルとテクスチャが再設計されました。新しい照明システムも導入されました。最高の設定 (「非常に高い」) を設定するには、OS を使用する必要はありません。 Windows Vista と DirectX 10 ライブラリ (Crysis の場合と同様)。 Crysis とは異なり、最高の設定が利用可能になりました。 Windows XPとDirectX9。

Crysis Warhead と Crysis Wars が、以前のすべての Crytek ゲームに存在していた 64 ビット システムのサポートを削除したことは、多くのレビュアーにとって驚きでした。 開発者は、パッチの 64 つに 64 ビット システムのサポートを追加することを約束しました。 ゲームに存在しないのは、64ビットプログラムに適したコピー防止システムがないためであると考えられていました. 両方のゲームの 4 ビット サポートがパッチで追加されました。 2008 年 1.1 月 30 日に Crysis Wars のパッチ 2009 がリリースされ、1.1 年 64 月 XNUMX 日に Crysis Warhead のパッチ XNUMX がリリースされました。どちらのパッチも XNUMX ビット オペレーティング システムのサポートをゲームに追加しました。

2007 年 2 月末、Crysis Warhead の発表よりずっと前に、Crytek のチーフ アニメーターである Stephen Bender からニュースがありました。 彼は、新しい Crysis 2 ゲームのグラフィックおよび技術コンポーネントの改善と、ストーリーについて簡単に話しました。 特に、Crysis 2 では、テクスチャの品質、およびキャラクターの骨格と顔のアニメーションを改善する予定です。 さらに、Crysis XNUMX のスクリーンショットがインターネット上にいくつか公開されていますが、その信頼性は疑問視されています。

2008 年 2011 月末のオーストラリアのサイト GameSpot とのインタビューで、Cevat Yerli は 2012 か月で 2011 度目の次世代ゲーム コンソールの話題に触れ、2012 年から 4 年に市場に登場したと同時に、次のように述べました。ゲームグラフィックスの品質に別のブレークスルーがあります。 「グラフィックスの次のブレークスルーは 720/XNUMX 年にやってくるでしょう。 もちろん、これは新世代のコンソールの発売に関連するものです」と Yerli 氏は述べています。 「PSXNUMX、Xbox XNUMX、およびそれに対応する強力な PC により、開発者はグラフィックス品質が最新の CG にそれほど劣らないゲームを作成できるようになります。」

その前任者の場合と同様に、CryEngine 3 から何を期待するかを推測することは不可能でした。 CryEngine 3 は 11 年 2009 月 14 日に正式に発表され、2009 年 3 月 2 日にエンジンの公式リリースが行われました。 CryEngine XNUMX を使用することが発表された最初のゲームは、一人称シューティング ゲームの Crysis XNUMX でした。

エンジンのロゴの中央には、トルコの伝統的な魔除けのお守りであるナザールが配置されています。

CryEngine 3 はクロスプラットフォーム エンジンであり、IBM PC 互換コンピューター、Microsoft Xbox 360 および Sony PlayStation 3 ゲーム コンソールをサポートします。Cevat Yerli が繰り返し述べているように、次世代コンソールのサポートも発表されています。次世代のコンソールの準備ができており、企業はこの世代および次の世代のコンソール向けの最先端のゲームを開発できます。」

2010 年 3 月末、GameReactor マガジンとのインタビューで、Cevat Yerli は、Crytek の開発者がコンソール用の CryEngine 3 を開発する際に多くの問題に直面しなければならなかったと述べました。画質と適切なレベルのパフォーマンスを維持します。 もちろん問題はありましたが、私たちのチームがそれらを克服できたことを非常に誇りに思っています。」

エンジンは DirectX 11 のサポートを念頭に置いて作成されましたが、CryEngine 3 でリリースされた最初のゲームは、この欠陥を修正する対応するパッチがリリースされるまで、この API と DirectX 10 を完全に無視していました。 CryTek はおそらく、Crysis 2 をクロスプラットフォームにしたいという願望からこれを行ったのでしょう。 結局、PC のみの主な欠点は、購入したゲームのコピーごとに 10 の海賊版ダウンロードがあったことでした。そのため、コンソールには特別な注意が払われました。

エンジンは当初、次世代のコンソールに焦点を当てていますが、第 3 世代でも問題はないはずです。 コンソールの次の世代では、エンジンが最も強力な CryEngine 3 の可能性を最大限に引き出すことができます。興味深い事実は、Crysis がエンジンの 2 番目ではなく XNUMX 番目のバージョンを使用してコンソールに移植されたことです。これは、エンジンが弱くなったという意味ではなく、エンジンがより最適化され、比較的少ないリソースでも美しい画像を実現できることを意味します.

エンジンの最初の革新は、HDR モジュールの更新であり、より詳細には、それにガンマ補正レンダリングが追加されました。 HDR の主な利点は、古くてリソース消費の少ないライティング レンダリング モードである LDR に対する主な利点は、色の数です。 HDR にはさらに多くのものがあり、何が起こっているかをよりリアルに捉えることができます。 さらに、被写界深度、モーション ブラー、目の順応などの効果を再現できるのは HDR です。 各ポイントには、プラットフォーム間の違いについて何か言いたいことがあります。この場合、PC ゲーマーはより多くの色を手に入れました。 PC の新しいグラフィックス カードの背後にある新しいテクノロジのおかげです。 ゲーム内のすべての影は動的です。PC ではフレームごとに影が更新され、コンソールでは複数のフレームにわたって同期されます。 高い PC 設定では、影はほとんどすべてのオブジェクトを反映します。 一般に、XNUMX つの SSAO テクノロジとグローバル イルミネーションの修正ハイブリッドを使用して、マップ上の照明を設計します。

Crysis 2 の水は、波の自然生成を除いて、最初の部分と同じテクノロジーを使用して構成されています。 この効果は、サーフェスの頂点をシフトすることによって実現されます。

CryTek が Post-MSAA と呼んだアンチエイリアシング技術は、ゲーム業界のイノベーションとしても認識されていました。 MSAA では、グラフィックスの品質がわずかに低下しますが、処理能力が大幅に節約されます。 彼ら独自の技術は、アンチエイリアシング アイテムに関する情報を収集し、それらをプレーヤーの画面に投影することによって機能します。

CryEngine 3 のシェーダーは、一度高級プログラミング言語で記述された後、プラットフォームごとに自動的にコンパイルされます。 シェーダーの出力は、アーティストの設定によって、シェーダーが使用される 3D 環境に合わせて最適化されます。 これにより、「不可視効果」、濡れた表面、汚れた表面、凍結した表面などの効果を作成することが可能になり、それらを重ねて「重ねる」ことができ、金属やガラスなどの効果をシミュレートする他のシェーダーと組み合わせることができますその他。 CryEngine 3 は、窓、銃弾の穴、太陽のまぶしさの表面、およびその他の多くの効果をシミュレートするために、ピクセルごとのリアルタイムの照明、反射、屈折、体積熱効果、およびアニメーション化されたテクスチャをサポートします。 CryEngine 3 シェーダーは、Direct10D XNUMX 以降に利用可能になった統合シェーダー アーキテクチャを使用します。

「ユーバーシェーダー」は、XNUMX つから XNUMX つのライト、ライト タイプ、スペキュラー キューブマップ、フォグ、詳細なテクスチャ、法線マップ、スペキュラー テクスチャなど、多くの機能を備えた単一のシェーダー プログラムです。何百万ものユーバーシェーダーの組み合わせを生成できます。 ユーバーシェーダーは、動的な分岐、複数のパスへの分割、組み合わせの削減、および機能が少なくパフォーマンス要件の低いオプションの受け入れを使用します。 非同期シェーダー コンパイルと分散ジョブ システムを使用して、シェーダー キャッシュをコンパイルします。

CryEngine 3 は、Radeon 5xxx シリーズ GPU に見られる Ati Eyefinity テクノロジーをサポートしています。 この能力は、11 年 2009 月 3 日、Ati Eyefinity 技術の公開デモンストレーションの直後に Carl Jones によって実証されました。 Jones 氏は、Radeon 5xxx グラフィックス カードと 5 台のディスプレイで動作する CryEngine 760 のデモ ビデオを見せました。 この場合、出力「イメージ」の合計解像度は 2 x 160 ピクセルでしたが、理論的にサポートされている最大解像度は 7 x 680 ピクセルです。

PC では、高い設定と極端な設定の違いは、効果の量と速度です。 しかし、それは新しいものを追加しません。 高い設定は、コンソールが提供するのと同じレベルのグラフィックに対応します。 エンジンの最適化は、MMO ゲームの開発者にも注目されています。 少し前に、CryTek 自身が WarFace ゲームを発表しました。このゲームは、無料プレイ モデルに従って配布され、エンジンの簡略化されたバージョンで構築されています。

上記のすべてをまとめると、CryTek が作成したのは単なるゲーム エンジンではなく、ベンチマークとなり、他のすべての開発者の品質基準を設定するテクノロジを作成したと言えます。 CryEngine と FarCry は、当時の会社に信じられないほどの成功をもたらしました。 CryTek はその栄光に安住せず、すべての権利を売却し、仕事に専念しています。 シリーズからすべてを集めて絞り出す代わりに、CryTek は新しいエンジンと新しい伝説的なゲーム シリーズを作成しています。 CryEngine 2 は、前任者のすべての利点を吸収し、当時の技術を積極的に使用しています。 CryEngine 3 も大成功を収めました。 その主な機能はすべての古いコンポーネントの最適化であるという事実にもかかわらず、これにより、弱いコンピューターでもすべての効果を設計することが可能です。