Концепты от AI #concept@cgitems
Тени в играх

Как вы уже, наверное, догадались по названию статьи, в ней мы расскажем о тенях. Да, этой темы было бы не избежать. Любой свет предполагает тень, он не может существовать без нее (как, собственно, и она без света — уточним, что мы говорим о физических тенях, а не о мистических силуэтах, пугающих игроков) — поэтому тени неизбежно будут присутствовать всегда и везде, в любом проекте, который имеет хоть какую-то относительную реалистичность. Вы не сможете смоделировать предмет, локацию или персонажа, у которых не будет тени/теней.

Из этого принципа есть лишь несколько исключений:

  • Вы делаете 2D-игру, которая не претендует на реалистичность и наличие теней. Это может быть экспериментальная рисовка по типу “палка-палка-огуречик” или же дань уважения старым пиксельным играм, или что-то иное — и здесь тени могут как существовать, так и отсутствовать. В любом случае это будет восприниматься именно как художественное решение, а не баг;
  • Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ В игре Under the Garden (если закрыть глаза на фон) можно сказать, что теней нет. Но и сам визуал, надо заметить, весьма специфический. Как и геймплей. Наличие реалистичных теней ничего бы не добавило к визуальному опыту игрока и более того, разрушило бы пиксельное обаяние проекта.
  • В вашей сцене вообще нет источников света, лишь густая непроглядная тьма;
  • В вашей сцене, наборот, все погружено в поток слепящего, одинаковой интенсивности со всех сторон, света.

Но как только во втором случае появится хоть один источник света — пусть даже самый слабый, а в третьем случае один из источников станет слабее/сильнее других — сразу же нужно будет учесть и появление тени.

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ А вот в стареньком, еще 1989 года, Prince of Persia тени уже были. Конечно, не у самого Принца - обработать динамическую тень не хватило бы никаких ресурсов. Но условная реалистичность подземельям худо-бедно придавалась.

Итак, тени есть всегда, от них никуда не деться — и теперь осталось только выяснить, как взять их себе на вооружение.

Ведь в игре не должно быть ничего лишнего. Абсолютно все, особенно то, что относится к визуальной части, обязано как-либо работать на восприятие проекта.

И более того, даже если мы не предполагаем, что что-то должно как-то работать, оно все равно будет работать, потому что игрок это видит, с этим взаимодействует и составляет свое представление о происходящем (в том числе и за кадром). И хорошо, если это представление совпадает с концепцией нашей игры, а не идет с ней вразрез. Лудонарративный диссонанс — весьма паршивая штука и может ненароком угробить любую хорошую идею.

Какую роль в играх могут играть тени и в каком качестве их можно использовать?

Визуальный реализм:

В проектах, которые претендуют на реалистичность, тени — один из самых важных моментов, то, на что нужно обращать внимание в первую очередь. Именно с их помощью и создается визуальный реализм в играх. Они помогают добавить объем и глубину объектам, делая игровые сцены более естественными и привлекательными для игроков.

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ Обратите внимание на количество и разнообразие теней в одной лишь локации игры God of War: Ragnarök - при этом в наличии лишь естественное освещение.

Может быть и диаметрально противоположный вариант использования теней — если для создания эффекта “зловещей долины” или лиминальных пространств моделировать нарочно неправильные с точки зрения реализма тени.

Это создаст у игрока ощущение неуверенности и повысит психологическое напряжение в игре. Однако для этого приема нужно очень хорошо знать, как работают и создаются правильные тени. Потому что, чтобы нарушать какие-то правила, нужно прежде всего понимать, какие правила существуют.

Ориентация в пространстве

Тени помогают игрокам ориентироваться в пространстве игрового мира, позволяя легче определять расположение объектов, персонажей и препятствий.

Апеллируя к своему реальному жизненному опыту, игрок, анализируя тени на локации, может представить ландшафт, прикинуть расстояние и даже рассчитать верный путь. Тени также помогут определить приблизительное время суток (даже горожанин сообразит, полдень на локации или поздний вечер) или понять по тени, каких высоты и габаритов пока еще невидимые препятствие или враг.

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ Тени во всех играх серии Need for Speed помогают быстро ориентироваться на трассе. А это очень важно на тех скоростях, которые выжимают водители.

Можно ли создать квест с ложными тенями? Конечно. Но разобраться, как именно работают тени, чтобы потом с их помощью увести игрока по ложному пути, придется обязательно.

Игровой геймплей

В некоторых играх, особенно в жанре “стелс”, тени используются для создания тактических преимуществ, таких как укрытие от врагов или возможность прятаться и/или делать коварные ходы.

Тут нужно прежде всего учитывать густоту тени. Согласитесь, что если персонаж игрока якобы надежно спрячется в легком теньке от ближайшей липы — это подорвет все доверие к игре. Кроме того, надо помнить, что если враг приближается с фонариком/лампой/факелом, то тень, в которой вы прячетесь, изменится — поэтому… отползай!

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ У игры The Lord of the Rings: Gollum было много проблем - в общем-то поэтому ее и назвали худшей игрой 2023 года. Но вот одна из них - то ли персонаж идиот, найдя для укрытия самое освещенное место, то ли у разработчиков проблема с тенями.

Атмосферный эффект

С помощью теней в игре можно (и нужно!) создавать атмосферу и настроение. Например, темные и мрачные работают на ощущение напряжения и таинственности, в то время как легкие и светлые тени могут добавить уют и комфорт.

Особенно часто на тенях базируется атмосфера в хоррор-играх. Там это сопряжено не только со приданием локации угрюмости, но и с повышением уровня ее опасности: в тенях может прятаться какая-то хтонь и поджидать персонажа игрока. Чем больше теней и чем они темнее и глубже — тем напряженнее становится продвижение по локации. И вообще: видишь глубокую тень впереди — сохраняйся.

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ В игре Amnesia: The Bunker основное время тратится на хождение по заброшенному (заброшенному ли?) бункеру. Что там прячется в неверных тенях от тусклых ламп?

Эмоциональное воздействие

От освещения и формы теней зависят также визуальная эстетика и эмоциональное воздействие на игроков. Различные эффекты теней могут стать триггером для разных эмоциальных откликов, такие как страх, волнение, радость или удивление.

Про страх/ужас/напряжение мы уже рассказали чуть выше, когда упоминали хоррор-игры. Но игра света и тени позволяет показать и солнечный день на полянке, и уютный деревенский домик, и даже монументальность пафосного особняка.

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ Величественность локации в игре Lies of P создается в неменьшей мере и благодаря тщательно рассчитанным теням.

Итак, тени в играх очень важны, они сопряжены не только с реалистичностью и визуальной привлекательностью проекта, но и имеют большое значение для геймплея и общей атмосферы игрового мира. Корректное, вдумчивое и адекватное использование теней помогает значительно улучшить визуальный опыт игры — ну и вообще в умелых руках они могут стать хорошим инструментом.

Какие бывают тени?

Так как тени образуются с помощью источника света, то и типы теней зависят прежде всего от освещения.

Статические тени (Static Shadows)

Заранее рассчитываются и сохраняются в текстурах или теневых картах (Lightmaps). Они остаются неизменными на протяжении всей игры и не зависят от движения и перемещения источников света или объектов. Подобные тени часто используются для создания основного освещения и теней на статичных элементах локации, таких как здания, рельеф местности, стены и другие неподвижные объекты. Это позволяет сэкономить ресурсы и повысить производительность игры, так как нет необходимости вычислять тени в реальном времени.

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ Конечно, вы все знаете принцип появления теней - но пусть это будет иллюстрация статической тени.

Хотя статические тени не изменяются в реальном времени, они все равно могут добавить визуальный реализм и глубину локации, что делает игровой мир более естественным и привлекательным для игроков.

Но локации с полностью неподвижными объектами и источниками света — редкость, особенно в ААА-проектах, поэтому для создания более реалистичной атмосферы и динамических эффектов обычно используются, собственно, динамические тени.

Динамические тени (Dynamic Shadows)

Создаются в режиме реального времени и изменяются в зависимости от перемещения источников света и объектов на сцене.

Динамические тени в играх являются одним из элементов, которые придают игровому миру наиболее реалистичный вид. С их помощью создается впечатление трехмерности и объемности объектов. Они также помогают игрокам оценивать расстояние и направление источника света, что влияет на игровой процесс и взаимодействие с окружающим миром.

Этот эффект создается путем отслеживания движения источника света и объекта, который отбрасывает тень, и подстройки тени под соответствующие угол и интенсивность освещения.

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ Разумеется, вряд ли в какой игре будут вот так быстро сменяться тени от солнца, но от какой-нибудь раскачивающейся на шнуре лампочке - вполне.

Динамические тени в играх могут быть реализованы различными способами, в зависимости от техник и графических движков, используемых разработчиком. Наиболее распространенными методами создания динамических теней являются использование техники трассировки лучей (ray tracing), или теневых карт (динамическими проекциями теней — dynamic shadow mapping) или алгоритмов глубокого машинного обучения (deep learning) для расчета и отображения теней в реальном времени.

В современных играх для того, чтобы создать более реалистичные и привлекательные визуальные образы, динамические тени часто используются в сочетании с другими эффектами освещения, такими как отражения, блики и затенение. Но об этом — в другой раз.

Статические и динамические тени, как правило, стоят особняком от всего списка — потому что все упомянутые далее тени могут быть как статическими, так и динамическими, и все зависит лишь от желания разработчика, его замыслов и, конечно же, технических возможностей.

Мягкие тени (Soft Shadows)

Имеют размытые и плавные границы, что придает им более естественный вид.

Мягкие тени добавляют реализма, помогают создать ощущение настоящего освещения и дают объем и глубину объектам, что делает игровой мир более убедительным для игроков. Чаще всего они имитируют естественное освещение — или, реже, сильно удаленный искусственный свет.

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ Мягкие тени придают реалистичность спокойному, естественному освещению локации. Мы вряд ли сможем сказать, какое время суток за кадром - и что конкретно является здесь источником света.

Чтобы создать мягкие тени, используется технология смягчения границ области тени. Обычно это происходит за счет распределения света вокруг источника освещения и размытия резких краев теневых областей. В итоге получается плавный переход от полностью освещенной области к полностью затененной. Для этого подходят такие методы как блюр краев, фильтр Гаусса или просто использование дополнительных источников света.

Однако создание мягких теней требует больше вычислительных ресурсов, поэтому разработчики игр должны балансировать между визуальным качеством и производительностью, чтобы обеспечить плавный игровой процесс.

Острые тени (Sharp Shadows)

Тип теней , который характеризуется резкими, очерченными краями. Острые тени образуются, когда источник света является точечным или находится очень близко к освещаемому объекту, а также когда эти объекты расположены рядом с поверхностью, на которую проецируются тени.

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ Достаточно заменить мягкие тени на острые - и локация становится чуть более тревожной. Что там, за кадром? Ядерный взрыв?

Острые тени в изобилии можно увидеть в ранних видеоиграх, поскольку они проще в реализации и требуют меньше вычислительных ресурсов, чем другие типы теней. Сейчас их использование без геймдизайнерской/нарративной задумки, а просто “как есть” уже считается устаревшим. Ну или маркером не очень дорогой инди-игры.

Но если мягкие тени, о которых мы говорили выше, смотрятся более естественно — то острые могут быть специально использованы для создания более угловатого или стилизованного визуального эффекта, например, в анимешных играх. Ну или например, для того, чтобы показать зловещий закат перед последней ночью этого мира… Это мы к пункту о создании атмосферы с помощью теней — видите, достаточно даже не расположения или интенсивности тени, а лишь ее типа, чтобы уже дать игроку определенный (и задуманный нами) визуальный опыт.

Амбиентные тени (Ambient Shadows) (или же рассеянные тени (scattered shadows))

Представляют собой слабо затененные области, которые возникают из-за рассеянного света, отражающегося от окружающих поверхностей. Этот эффект придает сцене более объемный и реалистичный вид, создавая более мягкие и равномерные переходы от освещенных областей к темным.

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ Обратите внимание, как тени от рассеянного света моделируют не только форму предметов, но даже структуру апельсиновой корки.

Ну и кроме того, с их помощью создаются симпатичные эффекты лучей в пыли или воздухе (что тоже работает на атмосферу и настроение локации и геймплея).

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ А здесь обратите внимание на тени, которые формируют в том числе и сами лучи света - придавая сцене God of War: Ragnarök настроение таинственности и даже какой-то искренности. Вы ощущаете туманное утро в зимнем лесу (ориентировочно +3 градуса)?

Этот тип теней требует относительно высокого уровня вычислительной мощности, поскольку для их создания требуется сложный процесс моделирования и рендеринга рассеянного света.

Локальные (локализованные) тени (Spot Shadows)

Создаются в результате освещения предмета/части локации конкретными источниками света. Этот тип теней создает четкие и определенные тени, которые следуют за объектами и переносят их форму и контуры на поверхности, на которую они проецируются (да-да, очень похоже на острые тени).

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ Источник света направлен точно на объект. Если бы эта сцена была бы в какой-нибудь игре, она бы кричала о том, что нужно подойти сюда и потрогать, проверить и вытрясти лут.

Локализованные тени часто используются не только для создания реалистичной атмосферы (как и любые тени), но и для привлечения внимания игроков к определенным объектам или событиям в сцене. Например, если в игре есть яркий источник света, такой как факел или светильник, локализованные тени могут проецироваться от объектов, освещаемых этим источником.

Нельзя сказать, что именно этими типами исчерпывается все разнообразие теней. Однако о более частных (или, наоборот, чересчур глобальных) вариантах мы упомянем, когда будем рассказывать о методах и технике, собственно, создания теней.

Подытожим

Комбинация различных видов теней может создавать более реалистичные и эффектные визуальные эффекты в играх, придавая сцене глубину и форму. Выбор конкретного типа тени зависит от требуемой атмосферы и стилистики игры, доступных ресурсов и желаемой степени детализации.

Расчет теней может быть достаточно сложным процессом. Он требует учета множества факторов, таких как источники света, форма и размер объектов, их отражательные свойства и окружающая среда. Кроме того, нужно учитывать производительность игрового движка, чтобы обеспечить плавную работу игры на разных устройствах.

Оптимизация расчета теней является важным аспектом разработки игр. Для увеличения производительности можно использовать техники, такие как разбиение сцены на отдельные части, использование теневых карт, предварительный расчет теней для статических объектов и динамический расчет только для движущихся объектов. Но об этом мы расскажем в отдельной статье — а тут упоминаем, чтобы вы знали, к чему готовиться.

Так что очень важно найти баланс между качеством теней и производительностью игры, чтобы создать максимально реалистичный опыт для игрока.

Тени в играх. CGitems.ru, ОСНОВЫ Мир света и теней - особый, поэтический язык. И его можно освоить.

Это все может показаться на первый взгляд сложным (и даже призвать на темную сторону… то есть в область визуально стилизованных игр, где, кажется, можно крутить, что хочешь) — однако все не так страшно. Нужно лишь немного интуиции, внимательности, теоретических и практических знаний — и у вас все получится!

Ваша заявка отправлена!
Если во входящих на почте: нет письма, проверьте папку спам или напишите нам в телеграм