Процедурная генерация в играх: что это такое и зачем она нужна / Skillbox Media

Содержание:

• Как работает процедурная генерация
• Процедурная генерация как игровая философия
• Процедурные леса и мегаполисы

Процедурная генерация является важным инструментом в геймдизайне. Она позволяет создавать обширные виртуальные миры в таких играх, как Minecraft и No Man’s Sky, а также генерировать персонажей, уровни, сюжетные линии и даже игровые механики. Несмотря на впечатляющие возможности алгоритмов, роль геймдизайнеров остается критически важной. Процедурная генерация не заменяет творческий процесс, а дополняет его, открывая новые горизонты для разработчиков. В будущем, скорее всего, алгоритмы будут играть все более заметную роль в создании контента, но человеческое творчество и интуиция продолжат оставаться основой успешных игр.

Как работает процедурная генерация

Принцип работы карт таро можно объяснить с помощью простой метафоры. Возьмите колоду карт, перетасуйте её и разложите на столе в соответствии с установленными правилами. В результате вы получите предсказание, сформированное процедурным методом. Этот процесс иллюстрирует, как случайные элементы могут сочетаться и создавать уникальные интерпретации, позволяя каждому пользователю найти свой собственный смысл в раскладе.

Карты в данном контексте выступают в роли тайлов — элементов одинакового размера, из которых формируется целостная картина. Правила гадания выполняют роль алгоритма, который помогает собрать эту картину. Такой подход позволяет глубже понять значение карт и их взаимосвязи, что значительно увеличивает точность предсказаний. Использование тайловых карт в гадании открывает новые возможности для анализа и интерпретации, делая процесс более структурированным и информативным.

Тайлы играют важную роль в стратегиях, таких как игры серии Civilization, где карты формируются из шестиугольников, представляющих различные типы ландшафта. Игроки имеют возможность настраивать параметры создаваемого мира, включая его размер, рельеф и количество ресурсов. Таким образом, они адаптируют процесс процедурной генерации под свои предпочтения, что позволяет создавать уникальные игровые сценарии и улучшает взаимодействие с игрой.

Чтобы обеспечить генерацию уникальных результатов каждый раз, необходимо использовать генератор случайных чисел, известный как «зерно». Этот код подается в алгоритм, который на его основе создает процедурно генерируемую карту. Таким образом, каждый запуск алгоритма с разным зерном будет приводить к созданию новой и оригинальной карты, что делает процесс более разнообразным и интересным.

Процедурная генерация ландшафта включает множество методов, и тайлы являются лишь одним из них. Например, разработчики игр Minecraft и Terraria применяют алгоритм градиентного шума, известный как шум Перлина. Этот алгоритм был первоначально создан для генерации реалистичных текстур поверхности, но со временем его возможности были расширены. Дизайнеры начали использовать шум Перлина для создания разнообразных и сложных ландшафтов, что значительно обогатило игровой процесс и визуальные эффекты в этих популярных играх. Таким образом, шум Перлина стал важным инструментом в арсенале разработчиков, позволяя им создавать уникальные и динамичные игровые миры.

Процесс генерации ландшафта в игре основан на использовании шума Перлина. Светлые участки этого шума интерпретируются как возвышенности, а тёмные — как низины. Алгоритм на их основе создает приблизительный рельеф карты, а цикл повторяется несколько раз для достижения реалистичного результата. В итоге формируется разнообразный ландшафт с горами, долинами и ущельями. После завершения создания рельефа мир наполняется флорой и фауной, а также населяется монстрами и деревнями, что делает игровой процесс более увлекательным и насыщенным.

Генерация миров в Minecraft осуществляется по строго установленным правилам, что позволяет избежать логических несоответствий, таких как наличие хвойных лесов в пустынных регионах. В результате, хвойные леса формируются в тундровых биомах, в то время как в пустынных зонах можно встретить только сахарный тростник. Эти механизмы генерации обеспечивают реалистичное и увлекательное взаимодействие с окружающим миром игры, создавая уникальные экосистемы и ландшафты.

Процедурная генерация как игровая философия

Процедурная генерация часто ассоциируется с определенными жанрами игр, особенно с рогаликами, где игровой процесс основан на постоянных попытках, неудачах и новых началах. В таких играх уровни создаются заново, что помогает избежать скуки и делает каждую сессию уникальной. Это позволяет игрокам не полагаться на мышечную память и сохраняет интерес к игре за счет непредсказуемости и разнообразия игрового опыта. Процедурная генерация становится важным инструментом для разработчиков, стремящихся предложить игрокам свежие и захватывающие вызовы в каждой игре.

Жанр roguelike возник из игр, известных как данжен-кроулеры (dungeon crawlers), сосредоточенных на исследовании подземелий. Эти игры уже имели ключевые характеристики жанра, такие как пошаговый геймплей, где каждое действие игрока соответствует одному ходу, а также механика «перманентной смерти», при которой персонажи теряются навсегда после гибели. Классические примеры «рогаликов», такие как Rogue 1980 года, давшие название жанру, и NetHack 1987 года, внедрили процедурную генерацию подземелий, что значительно увеличивало реиграбельность и разнообразие игрового процесса. Таким образом, roguelike игры предлагают уникальный опыт, сочетая стратегию и элемент случайности, что делает каждое прохождение неповторимым.

Со временем требования к жанру значительно изменились, и некоторые из его ключевых элементов утратили свою обязательность. Однако случайно созданные уровни по-прежнему остаются важной частью игрового процесса. Эти уровни добавляют элемент неожиданности и разнообразия, что делает игру более увлекательной и интересной для пользователей.

Современные roguelike-игры успешно сочетаются с различными жанрами. Например, в Spelunky и Rogue Legacy наблюдается слияние с платформерами, в Diablo — с RPG, а в FTL: Faster Than Light — со стратегиями. Некоторые проекты, такие как The Binding of Isaac и Hades, предлагают знакомую концепцию roguelike, но с акцентом на динамичный геймплей. В этих играх активно используется процедурная генерация, которая создает уникальные уровни, экипировку, оружие и врагов, обеспечивая игрокам разнообразие и непредсказуемость в каждом прохождении. Это делает игры более привлекательными и способствует повторному прохождению, что является одной из ключевых особенностей жанра.

Песочницы представляют собой уникальный жанр игр, где процедурная генерация используется для создания разнообразных элементов, включая сюжетные линии. В таких играх игроки получают возможность взаимодействовать с динамично изменяющимся миром, что делает каждое прохождение уникальным. Процедурная генерация позволяет разработчикам создать богатую и глубокую игровую среду, где каждый элемент, от ландшафта до заданий, формируется случайным образом. Это открывает безграничные возможности для исследования и творчества, что делает игры в жанре песочниц особенно привлекательными для игроков, стремящихся к новым впечатлениям и оригинальным историям.

Dwarf Fortress перед началом каждой новой игры создает не только уникальный мир, но и прорабатывает историю этого мира на протяжении сотен лет. В свою очередь, RimWorld предлагает игроку управлять тремя процедурно созданными астронавтами, чей корабль потерпел крушение на планете, также созданной с помощью процедурной генерации. Оба проекта выделяются глубокой проработкой мира и истории, что делает каждую игровую сессию уникальной и увлекательной.

Игра предоставляет игрокам выбор из трёх уникальных «рассказчиков», каждый из которых выступает в роли генератора истории с собственным стилем повествования. Кассандра создает захватывающий рассказ, следуя традициям приключенческих повестей. Фиби предлагает паузы для размышлений, что позволяет игрокам лучше усвоить происходящее. Рэнди же, наоборот, погружает участников в хаос, добавляя элементы непредсказуемости. Этот подход делает каждое прохождение игры уникальным и неповторимым, предоставляя игрокам возможность наслаждаться разнообразием истории.

В мире RimWorld ваши герои могут столкнуться с суровыми условиями, которые приведут к их гибели от холода в тундре. Ядерная зима способна уничтожить весь урожай, а один из колонистов может потерять рассудок и расправиться с остальными. Не менее опасны и агрессивные аборигены, которые могут атаковать вашу колонию. Такие ситуации в RimWorld происходят постоянно, и вместо того чтобы воспринимать их как наказание за ошибки, вы будете делиться этими драматическими моментами с друзьями. Каждое испытание превращается в уникальную историю, которая добавляет глубину и увлекательность игровому процессу.

No Man’s Sky применяет процедурное звуковое сопровождение, что делает его уникальным в игровом мире. У игры имеется официальный альбом саундтрека, созданный группой 65daysofstatic. Музыкальные композиции из этого альбома звучат в значимых моментах сюжетной кампании, таких как первая стыковка с космической станцией, сопровождаемая нарастающей мелодией трека «Asimov». Это создает атмосферу погружения и эмоционального отклика у игроков, усиливая впечатления от исследования бескрайних просторов игры.

В большинстве случаев игроки в No Man’s Sky слышат не полные композиции, а их фрагменты, сгенерированные звуковым движком игры. Алгоритм использует звуки из библиотеки сэмплов, основанных на треках группы 65daysofstatic, и комбинирует их в зависимости от ситуации. Например, во время прогулки по планете звучат мелодичные клавишные, но с началом шторма их заменяет резкий электронный шум. Этот динамичный подход к звуковому сопровождению создает уникальную атмосферу и усиливает погружение в игровую среду.

Студия id Software применила схожий подход при создании игры Doom 2016 года. Саундтрек к игре был написан австралийским композитором Миком Гордоном. Официальный саундтрек в этом случае также разделён на множество заранее записанных и тщательно сведённых треков. Это позволяет игрокам погрузиться в атмосферу игры, создавая уникальное звуковое сопровождение, которое усиливает игровой опыт.

В игре Doom различные музыкальные треки часто переплетаются друг с другом. Во время исследования мира звучит ненавязчивый эмбиент, дополненный звуковыми эффектами игры. Однако в моменты сражений с демонами на фоне звучит музыка значительно более тяжелого звучания. Выбор музыкального сопровождения зависит как от текущей локации, так и от типов противников, с которыми сталкивается игрок. Это создает уникальную атмосферу, усиливающую погружение в игровой процесс и подчеркивающую интенсивность боевых действий.

Процедурная генерация является универсальным инструментом, который находит применение не только в жанрах «рогаликов» и «песочниц», но и в играх с классическим подходом к геймдизайну. Она позволяет создавать уникальные игровые миры, разнообразные уровни и контент, что значительно увеличивает реиграбельность и интерес игроков. Использование процедурной генерации способствует экономии ресурсов разработчиков и упрощает процесс создания объемного контента, что делает её ценным инструментом в современном геймдизайне.

Процедурные леса и мегаполисы

Процедурное создание локаций доказало свою эффективность в разработке игр с открытым миром ещё в 1996 году, когда авторы The Elder Scrolls II: Daggerfall представили миру карту, сопоставимую по размеру с Великобританией. В этой обширной виртуальной среде разместилось 15 тысяч городов, деревень и подземелий, что стало значительным достижением для игровой индустрии. Этот подход позволяет разработчикам создавать масштабные и разнообразные миры, улучшая игровой опыт и увеличивая интерактивность. Процедурная генерация становится важным инструментом в разработке современных игр, так как она позволяет создавать уникальные локации и контент, поддерживая высокую степень вариативности и интереса для игроков.

Локации в играх действительно могут казаться однообразными, однако преимущества процедурной генерации очевидны, что привлекает разработчиков. Ярким примером является игра The Witcher 3: Wild Hunt, где создателям необходимо было создать мир, в 35 раз превышающий размеры карты из предыдущей части. Вручную реализовать такой масштаб было практически невозможно, поэтому команда художников во главе с Марчином Голлентом использовала специальные инструменты и кисти для упрощения процесса создания обширных и разнообразных локаций. Это решение позволило не только ускорить разработку, но и обеспечить высокий уровень детализации и интересные игровые пространства.

Кисти представляют собой инструменты, содержащие наборы ассетов, которые в игре «Ведьмак 3: Дикая Охота» используются для создания различных типов растительности. С их помощью разработчики смогли реализовать все биомы игры, начиная от северной тайги и заканчивая южными лиственными рощами. Эти инструменты играют ключевую роль в формировании уникальной атмосферы и визуального разнообразия игрового мира, позволяя игрокам погрузиться в богатую и детализированную природу «Ведьмака 3».

Алгоритм был дополнительно обучен распознавать особенности ландшафта для оптимизации плотности растительности. В частности, в долинах, куда стекает дождевая вода, генератор создавал более густые леса по сравнению с каменистыми горными склонами. Это позволяет более эффективно использовать ресурсы и создавать экосистемы, которые соответствуют природным условиям.

Кисти сыграли ключевую роль в оптимизации времени и ресурсов CD Projekt Red, а также в создании более живого и достоверного мира «Ведьмака». Эти инструменты позволили художникам и разработчикам реализовать детализированные текстуры и уникальные элементы окружения, что значительно улучшило погружение игроков в атмосферу игры. Благодаря использованию кистей, мир «Ведьмака» стал более насыщенным и интересным, привлекая внимание и восхищение как новых, так и опытных игроков.

Процедурная генерация может быть эффективной даже при создании карт, вдохновленных реальными местами. В игре Marvel’s Spider-Man события разворачиваются на виртуальном Манхэттене, где 80% контента было создано с помощью алгоритмических методов. Такой подход позволяет не только сократить время разработки, но и добавить разнообразие в игровой процесс, что делает каждое прохождение уникальным.

Разработчики выделили на карте только ключевые улицы, основные достопримечательности и места сюжетных миссий. Затем система генерации автоматически добавила дополнительные улицы и переулки, разместила вдоль них здания и оформила их. Некоторые элементы, такие как крыши, потребовали доработки, так как игроки проводят на них значительное время.

Алгоритм функционирует непосредственно в игре, создавая динамичный уличный трафик, пешеходов и разнообразные случайные события, такие как погонь и столкновения с преступниками. Во время сражений он обеспечивает, чтобы у Человека-паука всегда были под рукой объекты для атаки, включая люки, строительные балки и почтовые ящики. Это добавляет реалистичности игровому процессу и позволяет игрокам использовать окружающую среду в своих стратегиях.

Система генерации в Marvel’s Spider-Man функционирует как градостроительный симулятор, однако её основная цель — создание уникального города, который служит фоном для захватывающей истории о знаменитом супергерое. Город в игре не просто декорация, а важный элемент сюжета, который взаимодействует с персонажами и их приключениями, создавая атмосферу живого мегаполиса, наполненного динамикой и интригой.

Алгоритмы, разработанные вручную для игр, находят применение не только в создании игровых локаций. Например, функция «Создать случайного персонажа», присутствующая в большинстве RPG, также основывается на алгоритмах процедурной генерации. Эти алгоритмы позволяют создавать уникальных персонажей, добавляя элемент случайности и разнообразия в игровой процесс. Процедурная генерация становится важным инструментом для разработчиков, обеспечивая неповторимый опыт для игроков и увеличивая реиграбельность.

Процедурная генерация находит интересные применения в видеоиграх. В серии Borderlands геймплей сосредоточен на добыче случайно сгенерированных образцов оружия и экипировки, что делает каждую игру уникальной. В свою очередь, в серии Watch Dogs одной из ключевых особенностей являются алгоритмически созданные горожане, обладающие уникальными биографиями и перками. Однако именно в Watch Dogs можно увидеть, как процедурная генерация может не сработать должным образом, что иногда приводит к неоднозначным результатам в игровом процессе.

Это подводит нас к одному из давних споров. Вопрос, который обсуждается на протяжении многих лет, касается различных точек зрения и подходов к определенной теме. Дискуссии часто возникают из-за различных интерпретаций фактов и мнений экспертов. Эти разногласия подчеркивают важность критического мышления и необходимости анализа информации. В конечном итоге, такая полемика способствует более глубокому пониманию рассматриваемого вопроса и помогает находить новые решения.

В играх, основанных на процедурной генерации, могут возникать серьезные дыры в геймплее, что делает их особенно сложными для выявления. В отличие от традиционных игр, где механики и сценарии заранее прописаны, процедурная генерация создает уникальные и непредсказуемые игровые ситуации. Это приводит к тому, что ни игроки, ни разработчики не могут заранее предсказать, как изменения в игре повлияют на баланс и общий игровой процесс. Каждый новый патч может как улучшить, так и ухудшить игровой опыт, что делает разработку и тестирование таких игр особенно сложной задачей.

Процедурная генерация предоставляет уникальные возможности для инди-разработчиков и геймдизайнеров. Этот мощный инструмент позволяет создавать обширные и разнообразные игровые миры с минимальными затратами ресурсов. Ярким примером успешного применения процедурной генерации является игра No Man’s Sky, разработанная студией Hello Games, в которой изначально трудилось всего 15 человек. Со временем команда увеличилась до 26 сотрудников, что подтверждает растущий интерес к технологиям, позволяющим инди-студиям реализовывать амбициозные проекты. Процедурная генерация не только ускоряет процесс разработки, но и открывает новые горизонты для креативности, позволяя разработчикам сосредоточиться на инновационных аспектах игрового дизайна.

Minecraft был создан единственным геймдизайнером, Маркусом «Нотчем» Перссоном, который после выхода игры стал всемирно известной личностью. Его уникальный подход к разработке и инновационный игровой процесс сделали Minecraft одной из самых популярных игр в мире. Успех игры положил начало новой эре в индустрии видеоигр, вдохновив множество разработчиков и геймеров.

Одним из негативных аспектов оптимизации процессов в игровой индустрии является сокращение рабочих мест для разработчиков AAA-класса. Уменьшение затрат на ресурсы подразумевает, что студиям требуется значительно меньше сотрудников для выполнения сложных задач. Например, в компании Guerrilla Games всего три человека создали 500 различных типов растений для игры Horizon: Zero Dawn, а работу с шаблонами выполнял один технический художник. Такие примеры подчеркивают, как современные технологии и методы разработки влияют на структуру команд и занятость в индустрии видеоигр.

Тем не менее, ключевые локации продолжают создаваться вручную, и алгоритмы необходимо программировать. Это означает, что для специалистов всегда будет существовать спрос на работу. Развитие технологий не исключает человеческий труд, а наоборот, подчеркивает его важность в процессе создания и оптимизации контента.

Все упомянутые недостатки являются одной из причин, по которой алгоритмы до сих пор не способны полностью заменить геймдизайнеров. Процедурная генерация остается эффективным инструментом для решения определённых задач. С её помощью сегодня создаются обширные открытые миры, отдельные локации, враги и оружие для рогаликов, а также даже сюжеты. Однако уникальный игровой опыт по-прежнему создается вручную разработчиками, поскольку его невозможно задать лишь с помощью случайных чисел.