Исследование использования Valve собственных инструментов для создания активов и уровня полураспада

Valve & # x2019;s Собственное инструментальное устройство: двигатель за полужизнь & # x2019;s Погруженные миры

С момента своего основания в 1996 году Valve Corporation была синонимом технических инноваций в видеоиграх. Выпуск оригинальной игры Half-Life в 1998 году переопределил шутеры от первого лица с помощью сценариев, экологического повествования и бесшовного повествования. За этой революцией стоял набор собственных инструментов, которые Valve построила с нуля & #x2013; инструменты, которые дали дизайнерам и художникам беспрецедентный контроль над геометрией уровня, интеграцией активов и производительностью в реальном времени. Эти инструменты, разработанные собственными силами и тесно связанные с GoldSrc и более поздними движками Source, являются тематическим исследованием того, как пользовательские среды разработки могут обеспечить творческое видение в масштабе коммерческого готового программного обеспечения, не может соответствовать.

Подход Valve’ противопоставляется подходу многих современников, которые полагались на сторонние редакторы и промежуточное ПО. Управляя каждым слоем инструментальной цепочки, Valve устранила трение между намерением дизайна и возможностями движка. В этой статье рассматриваются основные инструменты, используемые для уровня Half-Life , исследуется, почему проприетарная разработка имела значение, и прослеживается длительное влияние этих вариантов на компанию и более широкую игровую индустрию.

Valve & #x2019: Философия развития: почему запатентованные инструменты?

Чтобы понять решения Valve’, необходимо оценить его внутреннюю культуру. Valve работает без формальной иерархии управления; команды самоорганизуются вокруг проектов. Эта плоская структура требует инструментов, которые являются гибкими, быстро итерируемыми и глубоко интегрированными с движком. Редакторы коммерческого уровня конца 1990-х годов (такие как id Software’s QuakeEd) часто были ограничены их движком-агностическим дизайном, предлагая только общие функции, которые требовали обширных обходных путей для уникальной механики геймплея. Valve рано решила, что пользовательский редактор, написанный специально для своего движка, будет единственным способом реализовать сложные скриптовые последовательности и плотные среды, предусмотренные для Half-Life.

Результатом стала тесно интегрированная экосистема. Инструменты Valve’ напрямую связывались с компилятором BSP, решателем освещения и системой организаций. Это устраняло узкие места импорта/экспорта, которые мешают трубопроводам с использованием нескольких продуктов поставщиков. Кроме того, поскольку инструменты были написаны собственными силами, Valve могла изменять их на лету, чтобы поддерживать новые функции, запрошенные дизайнерами или художниками – возможность, почти невозможная с коммерческим программным обеспечением в соответствии с лицензионными соглашениями. Эта гибкость позволила Valve вовремя отправить Half-Life (небольшое чудо в игровой индустрии конца 90-х годов), все еще предоставляя технические инновации, такие как анимация лица в реальном времени, объемное освещение и динамические экологические опасности.

Редактор Hammer: ядро дизайна уровней

Самым известным из собственных инструментов Valve & # x2019 является редактор Hammer, первоначально известный как Worldcraft, когда он был приобретен у Бена Морриса в 1997 году. Valve переписала Worldcraft с нуля в глубоко интегрированный редактор для своего двигателя. Hammer стал центральным рабочим пространством для каждого уровня, построенного для Half-Life , Team Fortress Classic , Counter-Strike и Half-Life 2 .

Геометрия и щеточное строительство

Хаммер использует метод моделирования на основе кисти, унаследованный от редакторов в стиле Quake. Дизайнеры создают твердую геометрию (“brushes”); для определения стен, полов, лестниц и структурных элементов. В отличие от инструментов моделирования на полигоне, таких как 3ds Max, кисти в Хаммере всегда выпуклые и объединены для формирования закрытых объемов. Это ограничение, ограничивая органические формы, позволило компилятору Valve’ быстро генерировать оптимизированные деревья BSP для обнаружения столкновений и отбраковки видимости. В результате даже сложные, многокомнатные уровни работали с высокой частотой кадров на аппаратном обеспечении эпохи.

Но Hammer - это гораздо больше, чем щеточный размещатель. Он включает в себя мощную систему объектов, которая позволяет дизайнерам прикреплять поведение к любому объекту без написания кода. Сущности контролируют все, от дверей и лифтов до вражеских точек нереста и сценариев на основе триггеров. Знаменитые сценарии Half-Life & # x2019; такие как & # x201C; резонансный каскад & # x201D; или появления G-Man & # x2019; были организованы с использованием логики объектов в Hammer. Дизайнеры могли настроить последовательность событий & # x 2013; ученый, бегущий к двери, звук тревоги, разрыв трубы & # x 2013; путем размещения и настройки объектов, а затем предварительного просмотра сцены в реальном времени.

Сценарий и пользовательское поведение

Для более сложных взаимодействий Hammer поддерживает встроенный язык сценариев VScript (ранее основанный на Python, а затем на пользовательском языке, но в эпоху GoldSrc/Source дизайнеры использовали соединения ввода/вывода и логические объекты). Кроме того, Valve представила мощную систему “spawn” которая позволила дизайнерам определять множественные “strategy” поз для NPC, узлов дорожки и условной видимости. Среда Hammer также интегрировала компилятор исходного кода для освещения карт (vrad) и видимости (vvis), позволяя итеративные циклы тестирования, которые были намного быстрее, чем компиляция из командной строки.

Одной из часто упускаемых из виду особенностей Hammer является его интеграция с конвейером активов. Текстуры, модели и звуки могут быть импортированы, просто поместив их в правильный каталог проекта; Hammer автоматически обнаруживал изменения и обновлял ссылки. Это устранило необходимость ручного управления базой данных активов, что является болезненной точкой во многих студиях AAA даже сегодня.

Инструменты создания активов: модели, текстуры и анимация

Пока Хаммер обрабатывал уровни, Valve создала отдельный набор инструментов для 3D-моделей и анимации. Эти инструменты, хоть и менее заметные для публики, были одинаково критичны.

Студия-модель и Half-Life Model Viewer

Для моделей персонажей и реквизита Valve использовала формат Studiomodel (“.mdl”), который поддерживал переходы скелетной анимации, отображения текстур и LOD (уровень детализации). Компилятор модели с использованием высокополигональных сеток из приложений моделирования (например, Softimage | 3D или более поздние Maya и Blender) и преобразовал их в оптимизированный в реальном времени формат. Затем художники могли тестировать свои модели с помощью бесплатного инструмента Half-Life Model Viewer, который позволял им просматривать анимацию, проверять корпуса столкновений и корректировать хитбоксы. Этот инструмент был построен Valve и был незаменим для обеспечения правильного поведения оружия, персонажей и интерактивных объектов в двигателе.

Оригинальное название: The Face-Rigging Breakthrough

Для новаторской системы анимации лица в Half-Life 2, Valve разработала Faceposer. Этот инструмент позволил аниматорам контролировать десятки параметров флекса лица (формы мышц) в реальном времени, а затем прикреплять их к диалоговым аудиодорожкам с помощью фонемного отображения. Faceposer был построен полностью внутри компании, потому что ни один коммерческий инструмент анимации лица в то время не мог достичь уровня нюансов, необходимых для выразительных выступлений персонажей, таких как Аликс Вэнс или доктор Клейнер. Инструмент экспортировал двоичный файл данных лица, который движок Source использовал для автоматической синхронизации губ во время игрового процесса, подвиг, который установил Half-Life 2 , помимо практически каждой другой игры своего поколения.

Текстурные и материальные инструменты

Valve использовала формат VTF (Valve Texture Format) для всех внутриигровых текстур, в комплекте с автоматической генерацией микросхем, сжатием и поддержкой альфа-канала. Пользовательский инструмент, VTFEdit (позже интегрированный в SDK), позволял художникам просматривать настройки шейдера, нормальные карты и зеркальные блики перед их встраиванием в движок. Для шейдерных тяжелых поверхностей, таких как вода, стекло и отражающие материалы, Valve разработала систему сценариев материалов (VMT), которая была отредактирована в простом текстовом редакторе, но составлена и проверена запатентованным инструментом. Эта система давала художникам мелкозернистый контроль над рендерингом без необходимости вмешательства программиста.

Преимущества перед коммерческими альтернативами

Решение Valve & 2019 инвестировать в собственные инструменты было не просто предметом гордости, оно принесло конкретные выгоды, которые до сих пор изучаются игровыми студиями.

Глубокая интеграция двигателей

Поскольку инструменты были написаны в соответствии с точными спецификациями двигателя & # x 2019, не было слоя абстракции. Компилятор карт (vbsp) точно понимал, что означают кисти Hammer & # x 2019; компилятор освещения (vrad) использовал одну и ту же систему координат и структуры данных источника света. Это устранило ошибки перевода данных, которые распространены при использовании коммерческих редакторов, таких как Unity & # x 2019; или Unreal & # x 2019; инструменты построения уровня. Каждая функция в Hammer была разработана для полного использования возможностей двигателя & # x 2019; s & # x 2013; например, вислефная система портала, которая была тесно связана с деревом BSP, может быть предварительно просмотрена и настроена непосредственно в 3D-виде Hammer & # x 2019.

Скорость итерации

Разработка игр носит итеративный характер. Инструменты Valve’ позволили дизайнерам запустить компиляцию карт, запустить игру и перейти на уровень в течение нескольких минут. Ключом было то, что инструменты могли работать постепенно: если бы было сделано небольшое изменение геометрии, компилятор мог бы перестраивать только затронутые части дерева BSP и решения освещения. Это было на годы раньше конкурса, где полная переработка карт могла занять часы. Valve также построила внутриигровую консоль, которая позволяла мгновенно перезагружать активы, чтобы художники могли настраивать текстуру или модель, сохранять ее и видеть ее обновление в запущенной игре без перезапуска.

Свобода вводить новшества

Коммерческие инструменты часто блокировали разработчиков в определенные рабочие процессы или наборы функций. Valve могла добавлять совершенно новые типы объектов, скриптовые примитивы или алгоритмы смешивания анимации всякий раз, когда возникала новая потребность в игровом процессе. Например, система взаимодействия на основе “ на основе физики ” в Half-Life 2 требовала новой логики сущности (например, “physics prop, ” “physics constraint”), которые были впервые прототипированы как скрипты Hammer перед тем, как быть жестко закодированными. Инструменты развивались в шаге от движка, позволяя осуществлять быстрые эксперименты, которые производили головоломки Gravity Gun и динамические эффекты воды.

Влияние на моддинговое сообщество

Одним из самых неожиданных наследий собственных инструментов Valve & # x 2019 является их вклад в моддинг игр. В то время как инструменты были созданы для внутреннего использования, Valve позже выпустила Half-Life SDK, который включал бесплатную версию Hammer, Model Viewer, VTFEdit и систему материалов VMT. Это решение превратило запатентованную экосистему в платформу для пользовательского контента. Модеры создали Counter-Strike , День поражения , Garry & # x2019;s Mod и бесчисленное множество других проектов сообщества, используя те же инструменты, которые дизайнеры Valve использовали внутри.

Тот факт, что Hammer изначально был проприетарным, означал, что он был разработан для опытных пользователей: он ожидал, что пользователи поймут логику сущности, коммутаторы компиляторов и ручную оптимизацию BSP. Это повысило планку качества модов, но также дало моддерам вкус профессиональных рабочих процессов разработки игр. Многие, кто начинал как моддеры с Hammer, продолжали работать в Valve или других студиях AAA. Инструменты таким образом стали неформальной тренировочной площадкой для поколения дизайнеров уровней.

Valve также адаптировала инструментальную цепочку для двигателя Source таким образом, чтобы уважали потребности моддера: Hammer был обновлен для поддержки расширенных функций двигателя & # x 2019;s (динамическое освещение, системы частиц, HDR), а Model Viewer был расширен для обработки физики рагдолла и выражений лица, выпущенных в Half-Life 2 .

Влияние на индустрию более широких игр

Философия инструментов Valve’ не осталась незамеченной. Другие крупные разработчики начали инвестировать в пользовательские редакторы и конвейеры активов, вдохновленные тесной интеграцией Hammer’. Epic Games, например, превратила UnrealEd в более ориентированный на движок набор инструментов, в то время как Bungie разработала свои собственные инструменты для серии Halo. Рынок движков игр также изменился: компании-посредники, такие как Autodesk, начали предлагать редакторы игр (Stingray), которые имитировали совместно разработанный подход, который впервые применил Valve.

Однако немногие достигли такого же уровня согласованности между инструментом и временем выполнения. Преимущество Valve’ заключалось в том, что его инструменты были созданы теми же программистами, которые писали движок, и ежедневно использовались дизайнерами в том же здании. Это устранило “us vs. them” динамику, которая часто поражает студии, где инструменты обрабатываются отдельной командой. Инструменты Valve’ буквально кормились каждый день, что приводило к быстрым исправлениям ошибок и запросам функций.

Сегодня тенденция в развитии AAA снова качнулась к гибким, проприетарным инструментам & #x2013; см. Редакторы CD Projekt & #x2019; Редактор REDengine, Сеть инструментов Rockstar & #x2019; Сборник инструментов RAGE или Naughty Dog & #x2019; собственный редактор уровня для серии Last of Us . Все разделяют одну и ту же основную философию: глубокая интеграция, быстрая итерация и расширение возможностей дизайнера. Valve & #x2019;s Hammer был, возможно, самым ранним основным примером этого подхода.

Уроки для развития современных игр

По мере того, как игровые движки, такие как Unity и Unreal, становятся повсеместными, аргументы в пользу проприетарных инструментов остаются сильными для студий, которые хотят уникальной игровой идентичности. Стоимость создания пользовательских инструментов высока, но также высока стоимость борьбы с общим инструментом, который не может поддерживать ваше видение. История Valve & # x 2019 показывает, что инвестиции в совместно разработанную инструментальную цепочку могут окупиться в творческой свободе, скорости разработки и даже вовлечении сообщества.

Более того, современные инструменты, такие как редактор Source 2 от Valve & # x 2019 (который поддерживает [[FLT: 0]]Dota 2 [[FLT: 1]] и [[FLT: 2]]Half-Life: Alyx [[FLT: 3]]), основаны на тех же принципах, но добавляют современный UI / UX обучение из десятилетий обратной связи. Редактор Hammer 2024 & # x 2013; теперь часть Source 2 SDK & # x 2013; по-прежнему является потомком приобретения Worldcraft 1997 года. Его эволюция отражает устойчивую приверженность к тому, чтобы дизайнеры и художники работали со скоростью воображения.

Для разработчиков, рассматривающих вопрос о том, строить или покупать, набор инструментов Half-Life предлагает четкую оценку: если механика игры и мировой дизайн являются центральными для опыта, инвестируйте в пользовательские инструменты. Общие редакторы хороши для общих игр. Успех Valve & x 2019 был не только из-за великих художников или великих программистов, но и потому, что инструменты позволили этим двум группам сотрудничать без трений.

Наследие проприетарных инструментов Valve’ продолжает документироваться и изучаться моддерами и профессионалами. Оригинал Half-Life может быть старше двух десятилетий, но его инструментальная цепочка остается примером того, как пользовательское программное обеспечение может позволить искусству и дизайну раздвигать границы.

Заключение

Решение Valve & # x 2019 создать, усовершенствовать и в конечном итоге поделиться своей собственной инструментальной цепочкой для уровня Half-Life и создания активов было определяющей стратегией. Это дало команде полный контроль над каждым пикселем и полигоном, способствовало итеративной культуре, которая позволила быстро экспериментировать, и создало игры, которые все еще чувствуют себя отполированными и отзывчивыми сегодня. Инструменты Hammer Editor, Faceposer, Model Viewer и VTF могут не иметь узнаваемости бренда самих игр Half-Life , но они являются скрытыми строительными лесами, которые сделали эти миры возможными.

По мере развития игровой индустрии уроки из подхода Valve’ остаются актуальными. Лучшие инструменты — это те, которые исчезают в рабочем процессе дизайнера’– и проприетарные инструменты Valve’ сделали именно это для одной из самых влиятельных игровых серий, когда-либо созданных.

Дополнительное чтение: Документация исходного движка | Half-Life 2 Wikiperdia Entry | Официальный сайт Valve Software