Чому космічні ігри все ще борються з масштабами всесвіту

Космос неймовірно великий. Його масштаби настільки величезні, що людський розум важко може їх уявити. Спостережуваний всесвіт простягається приблизно на 93 мільярди світлових років. Навіть наша скромна галактика, Чумацький Шлях, має довжину близько 100,000 світлових років і містить сотні мільярдів зірок.

Не дивно, що космічні відеоігри стикаються з величезними труднощами в спробах реалізувати ці неймовірні відстані, особливо в епоху, коли ми ще не винайшли технологію, здатну їх подолати за розумний час.

Місія Artemis 2 з модулем Orion досягла швидкостей близько 25,000 миль на годину під час свого транслунного маневру. Ігноруючи проблеми з паливом та безпекою, на цих швидкостях нам знадобиться щонайменше 80,000 років, щоб дістатися до нашого найближчого сусіда, Альфа Центавра.

Отже, як розробники ігор намагаються передати частину захоплення від безмежності космосу, одночасно роблячи його відчутним і доступним? Як зменшити космічний простір до навігаційного розміру, не роблячи його при цьому маленьким або замкненим?

Я поспілкувався з астрофізиком Джефрі Беннетом, засновником Big Kid Science та автором книги "Масштаб всесвіту", щоб зрозуміти масштаби цієї проблеми.

Справжні масштаби космосу

"На шкалі 1 до 10 мільярдів — де Сонце приблизно розміром з великий грейпфрут — Земля менша за кульку від ручки і знаходиться на відстані близько 15 метрів (49 футів) від Сонця," пояснює Беннет. "На цій же шкалі Місяць — найвіддаленіше місце, куди коли-небудь ступала нога людини — лежить всього за 4 сантиметри (1½ дюйма) від нас. Планети нашої сонячної системи знаходяться набагато далі, хоча до найвіддаленіших планет можна дійти за 10 хвилин або близько того."

Беннет зазначає, що більшість науково-фантастичних фільмів і ігор неправильно передають масштаб, роблячи подорожі на великі відстані занадто легкими. Наприклад, з урахуванням вище зазначеної шкали, щоб дістатися до найближчих зірок, вам потрібно було б пройти відстань через усі Сполучені Штати.

Просто змоделювати невелику частину існуючого всесвіту перевищило б можливості сучасного обладнання, навіть з такими допоміжними засобами, як процедурна генерація. Розробники використовують різні техніки, такі як масштабування рівня деталізації, інстанціювання та стрімінг, щоб створити ілюзію безмежності без перевантаження обладнання.

Беннет також говорить про те, як працює масштаб у випадку міжзоряних об'єктів, таких як астероїди, та маневрування навколо них.

Фільми та ігри, за його словами, "зазвичай роблять вигляд, що уникнути зіткнень з астероїдами дуже важко, змушуючи космічні кораблі метатися туди-сюди, щоб безпечно пройти через астероїдну область. Насправді, хоча в поясі астероїдів нашої сонячної системи є мільйони астероїдів, повна область настільки велика, що потрібно мати неймовірно погану удачу, щоб випадково зіткнутися з астероїдом. Саме тому дослідження астероїдів вимагає ретельного планування, щоб наблизити космічний корабель до будь-якого астероїда для отримання фотографій та інших даних."

Справжня реальність полягає в тому, що навіть у найнаселеніших регіонах астероїди зазвичай розташовані на відстані сотень тисяч до мільйонів кілометрів один від одного в поясі астероїдів нашої системи. Стоячи на одному з астероїдів, ви б навряд чи змогли б побачити навіть один з найбільших інших астероїдів неозброєним оком.

Як ігри справляються з величезністю космосу

"Це абсолютно КОНФЛІКТ ДИЗАЙНУ, який усі космічні ігри повинні вирішити," сказав Бернд Лехан, засновник і генеральний директор Egosoft, компанії, яка створює успішну франшизу космічних симуляторів X (останніми з яких є X4: Foundations).

"З одного боку, космос повинен відчуватися дуже великим, інакше гравці відчуватимуть себе ошуканими. Космос і наукова фантастика завжди були про мрію безмежних відстаней і досліджень у, здавалося б, безкінечному всесвіті. Водночас більшість ігор, включаючи X, не хочуть змушувати гравців проходити через непотрібно довгі польоти або, не дай Боже, нудьгувати."

Лехан зазначає, що його студія намагається знайти баланс між районами, які відчуваються більш наповненими контентом, і регіонами, які відчуваються як незаселені кордони, щоб передати відчуття справжньої порожнечі космосу.

"Місце повинно бути для обох крайнощів: щільні, населені регіони, часто з штучними засобами транспорту, які дозволяють гравцеві швидко знаходити і відвідувати багато важливих місць, але також і порожні, віддалені, крайні райони космосу, де дослідження відбувається повільніше, але де незвідана карта дозволяє відкрити таємниці."

Знайти рішення для моделювання та подолання величезності космосу стало проблемою для Egosoft з моменту випуску оригінальної гри X у 1999 році і продовжує бути тим, з чим студія стикається сьогодні. Реальність полягає в тому, що більшість космосу порожні, настільки порожні, що ви навіть не маєте візуальних підказок, які б вказували на те, що ви рухаєтеся через нього. Подорож через нього без яких-небудь обманів або стиснення передбачала б неймовірні простори чорної порожнечі, де нічого не відбувається, але занадто велике стиснення починає здаватися штучним.

"X4: Foundations, мабуть, має найскладніше рішення для цього конфлікту," сказав Лехан. Для останньої гри команда поєднує кілька рішень. Це починається з масштабованих рівнів технологій двигунів з дедалі обмеженішим керуванням. Швидші, потужніші двигуни дозволяють швидше подорожувати, але з прямолінійним або жорстким маршрутом.

Команда також використовує концепцію "стрибкових воріт" для стрибка через величезні простори всесвіту за мить, а також телепортацію та прискорення часу для подібного стиснення подорожі. Також існують космічні автомагістралі зі стисненням для прискорення процесу.

Важливо, що ігри X також часто надають гравцям справи, які потрібно виконати під час простору подорожі. Надання гравцям незначних, безтурботних завдань або інших відволікань може допомогти заповнити довгі проміжки безперервної подорожі. Перш за все, Лехан хоче, щоб гравці отримували задоволення.

"X4: Foundations — це все ще гра. Ми хочемо, щоб вона відчувалася якомога реалістичніше — дозволити гравцям відчути всесвіт і дійсно вірити, що 'сектори' безкінечні, планети мають реальний розмір, і ви можете рухатися щодо планет і навіть більших небесних об'єктів. Але іноді, якщо виникає конфлікт між веселою ігровою механікою та реалістичністю, ми можемо трохи поступитися реалістичності."

Інший підхід

Натомість команда Elite Dangerous в Frontier Developments намагається вирішити набагато амбітнішу задачу, ніж просто стиснення космосу в керовану частину.

"У нас є 1:1 масштаб Чумацького Шляху," говорить виконавчий продюсер Готьє Веркер. "Приблизно 400 мільярдів зоряних систем."

Щоб створити цей величезний полотно, команда використовує технологію, яка називається Stellar Forge, що використовує реальні астрономічні дані та моделює явища, такі як зіткнення зоряних систем і формування зірок та планет, щоб процедурно генерувати системи. Системи генеруються один раз, коли система відкривається, і регенеруються таким же чином щоразу, коли гравець відвідує їх.

Однією з найскладніших проблем, з якими стикається Elite Dangerous, є те, що гра не тільки моделює галактику на макрорівні. Вона також повинна генерувати поверхні планет і інтер'єри космічних станцій для дослідження гравцями.

"Протягом всесвіту ми маємо ці вражаючі зоряні явища, які гравці щодня відкривають," сказав Веркер. "Зворотний бік цього полягає в тому, що у нас є гравці, які зустрічаються в тих самих зоряних системах або на поверхні планет. Ми повинні представити як величезний масштаб 1:1 космосу, який ми маємо в грі для міжзоряних елементів, таких як хмари Лагранжа або туманності, так і особистий масштаб 'я на ногах у планетарному поселенні'."

Незважаючи на те, що гра була випущена ще в 2014 році, лише маленька частина простору, який гра симулює, була досліджена гравцями.

Згідно з Веркером, "Залишилося понад 99% всесвіту, чекаючи на дослідження, де будь-який Командир може бути першим, хто додасть своє ім'я до системи і скаже 'Я був першим, хто це побачив'. Ми також додали колонізацію системи минулого року, що дозволяє нашим гравцям будувати космічні станції та планетарні поселення. Це було дуже приємно для нас, бачити, з якою швидкістю бульбашка розширюється."

Щоб надати гравцям можливість досліджувати цей майже безмежний простір, Elite Dangerous (як і X4) використовує багаторівневий підхід. Три методи пересування забезпечують зростаюче стиснення простору/часу подорожі.

"Є Глибокий Космос, де кораблі рухаються на 'повільних' швидкостях (близько 300 м/с, нижче Маха 1) для доступу до окремих ігрових дій, таких як бій або видобуток," розповів Веркер, "Суперкруїз, який по суті є формою FTL-подорожі в межах системи, корисний для сканування систем, і Гіперпростір, де гравці подорожують між зоряними системами через тунель."

Гра також нещодавно ввела четвертий рівень руху, названий Суперкруїзом з перевантаженням, що дозволяє гравцям пересуватися зоряними системами на значно більшій швидкості. Навіть з цими багатьма системами для прискорення транзиту, однак, подолання таких неймовірно великих відстаней може зайняти величезну кількість часу, і Frontier намагалася забезпечити, щоб подорож була наповнена подіями та управлінням ресурсами, щоб утримувати гравців в напрузі.

"Усе залежить від гравця," пояснює Веркер. "Дослідники часто хочуть трохи самотності або несподіваної зустрічі, тоді як наші торговці розглядають ризик того, що вони перевозять. Управління паливом і теплом зазвичай є основними факторами; ніхто не хоче залишитися покинутим у глибокому космосі! Також є перехоплення, коли Командир може бути витягнутий з стрибка і виявити, що його переслідують."

"Крім того, ці довгі подорожі, які наші гравці здійснюють у глибокий космос, означають, що невеликі пошкодження накопичуються, тріщини в куполі та моменти напруги перетворюють красу космосу майже миттєво в абсолютний страх."

Чарівність і захоплення від вражаючих масштабів космосу є невід'ємною частиною магії Elite Dangerous, і Веркер це розуміє.

"Я пам'ятаю подорож, яку я одного разу здійснив до Beagle Point, однієї з найвіддаленіших зоряних систем, знайдених в Elite Dangerous, яку я вважаю однією з найпам'ятніших моментів у моєму житті. Відчуття досягнення в досягненні системи, яку ви спланували в кінці подорожі, є чимось дуже відчутним, і це завжди змушує мене з нетерпінням чекати наступної пригоди."

(майже) безмежне виклик

Космічні ігри не можуть адекватно змоделювати масштаби космосу не через брак амбіцій або уяви розробників, а через саму природу космічного простору, який є настільки великим і складним, що його важко передати в ігровому форматі.