Ewolucja grafiki w grach

Branża technologiczna rozwija się w niewiarygodnym tempie. Mamy do dyspozycji sprzęty, które nie tak dawno były jeszcze domeną fantastyki naukowej. Tyczy się to również gier. Co roku jesteśmy świadkami małego cudu przełamania kolejnej bariery technologicznej. Najlepiej nomen omen obrazuje to grafika. Gdy wydawało nam się, iż sfera wizualna nie może wyglądać lepiej, następna duża premiera udowadnia nam, jak bardzo się myliliśmy. Dziś skupimy się na temacie: „Ewolucja grafiki w grach wideo„.

Wszystko się zaczęło od pierwszego piksela

Gdy świadkowie spotkają coś tak świeżego i niepozornego jak pierwsze gry wideo nikt nie myśli o znaczeniu, jakie mogą mieć to dla ludzi w przyszłości. Dlatego tak trudno dziś wskazać prekursora. Tic-Tac-Toe, Tennis for Two czy Spacewar! to produkcje, które przywoływałem, gdy próbowaliśmy znaleźć odpowiedź na pytanie, co było pierwszą grą wideo. Niezależnie, którą z nich wskażemy jako początek całkowicie nowej gałęzi rozrywki, każda z nich wyświetlana była dzięki specjalnie przygotowanego urządzenia. Specjalne matryce i oscyloskopy stały się pierwszym oknem, pozwalającym nielicznym obserwatorom zajrzeć w cyfrowy świat. choćby jeżeli trudno szukać tam dobrze nam dziś znanych pikseli. Na następnych naśladowców było nam poczekać odrobinę dłużej. Technologia musiała stać się tańsza oraz mniejsza, aby można było czerpać z niej korzyści finansowe.

Niektórzy mówią, iż nie tworzymy już nic nowego i jedynie przetwarzamy stworzone już treści i Pong (1972) jest tego najlepszym przykładem. Produkcja ta czerpała z dobrodziejstwa Tennis for Two, dając światu nową cyfrową wersję tenisa. Produkcja Atari różniła się jednak od swojego pierwowzoru, ponieważ grę zmieszczono w automacie urozmaicającym strefy rekreacyjne. Dzięki temu też Pong przebił się do świadomości masowego odbiorcy. Przez brak możliwości wykorzystania wielkich oraz drogich komponentów, pracownicy z Atari zmuszeni byli uprościć mechanikę rozgrywki. Z tego powodu produkcji zniknęły zaawansowane obliczenia trajektorii piłki czy grawitacja. Za to grafiki stały się duże i wyraźne. Pong był wizualnie prosty, choć też czytelniejszy niż pierwowzór. Cała gra prezentowała zaledwie biały kwadrat symbolizujący piłkę, dwie prostokątne paletki w czarnej przestrzeni oraz punktację. To jednak wystarczało, bo gra bardziej robiła wrażenie interaktywnością. kilka osób spodziewało się, iż może prostym gestem wprawić w ruch elementy na ekranie. Dla wielu było to pierwsze spotkanie z taką formą zabawy.

Krótki romans z wektorami

Piksele nie zawsze były taką oczywistością jak dzisiaj. Na początku istnienia medium o uwagę designerów i programistów walczyły także wektory. Są to matematycznie wyliczane linie między punktami. Dodatkowo przez sposób wyświetlania na ekranach kineskopowych, produkcje wykorzystujące wektory sprawiały wrażenie wyraźniejszych i ładniejszych. Niektórzy uważali nawet, iż ta droga przerasta piksele, bo kształty mogą być bardziej zróżnicowane, nieograniczone niską rozdzielczością. Łatwo skojarzyć to z Asteroids z 1979 roku. Gra ta zawdzięcza swój specyficzny wygląd właśnie dzięki wektorom. Białe linie w przestrzeni geometryczne wzory a czarna pustka idealne nadawała kontekstu nieskończenie nieznanemu kosmosowi. To samo tyczy się gry Lunar Lander z tego samego roku.

Dzięki niskiemu zapotrzebowaniu zasobów gry wektorowe mogły przeznaczyć obliczenia na inne aspekty produkcji. Dlatego dla wielu były one płynniejsze niż odpowiednicy, a do tego kreatywni programiści mogli zaskoczyć odbiorców nową głębią. Właśnie tak! Pierwszą grą trójwymiarową jest Battlezone (1980), jednak zachwyt wektorami zaczął bardzo gwałtownie przygasać, gdy okazało się, iż mają swoje bardzo sztywne ograniczenia. Geometryczna natura zaczynała coraz częściej przeszkadzać, futurystyczne przezroczyste kształty gwałtownie zaczęły być wtórne. Gry pikselowe zaczęły oferować więcej niż obrys do wypełnienia wyobraźnią i z tego powodu zaprzestano rozwijania tego pomysłu. Choć dziś grafika wektorowa jest dalej szeroko wykorzystywana, to nie w formie całych gier. Z racji braku problemów ze skalowaniem takich grafik, wektory zobaczycie często w interfejsach.

Kolorowe światy

Od czasu piksela łupanego pojawiały się nowe automaty rywalizujące ze sobą liczbą szczegółów na ekranie. Wcześniejsze, proste kwadraty zaczęto układać we wzory i postacie, ułatwiając tym samym czytelność. Najlepszym przykładem ciekawych rozwiązań z tamtego okresu jest automat Space Invaders (1978), który poza olbrzymim jak na tamte czasy 20-calowym ekranem pozwalającym na wyświetlanie dwóch kolorów w rozdzielczości 224 × 256 pikseli, posiadał interesujący sposób ominięcia bariery technologicznej. Po wewnętrznej stronie ekranu była przyklejona naklejka z nadrukiem urozmaicającym wizualnie poruszające się na ekranie postaci. Grafika z planetą umieszczoną u dołu i pustą kosmosu u góry nadawała produkcji również kontekstu obrony przed najeźdźcami. Ta prosta sztuczka odświeżyła całe doświadczenie I było to na pewno częścią sukcesu gry. Space Invaders doprowadziło do niedoboru 100 jenowych monet w kraju kwitnącej wiśni, a co za tym idzie, publika przyzwyczaiła się do dobrodziejstw technologii, potrzebna była kolejna rewolucja.

Tym krokiem milowym okazały się prawdziwe kolorowe piksele. Trudno znaleźć pierwszego przedstawiciela tej technologii przez eksperymenty na tym polu. Wiele gier dostawało reedycje testujące zainteresowanie kolorowymi ekranami w interaktywnym medium, jednak głównym jej popularyzatorem stał się automat Galaxian (1979). Gra wykorzystywała pionowo postawiony ekran RGB do reprezentacji rozgrywki. Ów ekran mógł wyświetlić jedynie 32 kolory w siatce 264 × 384 pikseli, ale to wystarczyło. Gracz podróżował kolorowym statkiem między gwiazdami, strzelając do owadopodobnych kosmitów. Wszystkie salony gier przestały świecić zimnym białym światłem, a w końcu zabłysły na różnokolorowe barwy. Grafika zaczęła rozwijać się przez kolejne lata, jednak to był moment szczytowy dużych maszyn do grania na monety. Od tego miejsca zainteresowanie zaczęło spadać. Powodem nie było znużenie ludzi zabawą, a konsole domowe.

W końcu mamy gry w domu

Maszynki mniejszych gabarytów do wpięcia do telewizorów w mieszkaniach zaczęły nie tylko być atrakcyjne cenowo, ale i były w stanie prezentować wizualia, których gracz nie musiał dopieszczać swoją wyobraźnią. I choć mikrokomputery jak Atari 2600, Commodore 64 czy ZX Spectrum gościły już w domach od końcówki lat 70, to odbiegały daleko od swoich droższych braci arcade. Niech za przykład posłuży więc tu konsola domowa Nintendo Entertainment System (NES), znana w Japonii pod nazwą Family Computer, którą świat poznał w 1983 roku. Ten niepozorny reprezentant trzeciej generacji domowego gamingu o wymiarach 25 × 20 × 8 cm przerastał swojego półtorametrowego kuzyna — Galaxiana — mocą. NES był w stanie pokazać już 48 różnych kolorów w sześciu skalach szarości. Wyświetlana rozdzielczość była uzależniona od ekranu domowego, ale dla uproszczenia powiedzmy, iż konsola nie mogła przekroczyć 265 × 240 pikseli. Konsola Nintendo ustandaryzowała sposób wyświetlania grafiki, więc wszystkie rozdzielczości i ilość kolorów zyskały wzrost wykładniczy z generacji na generacje. Od tego czasu wygląd gier nie był aż tak jednolity. Oczywiście wszystkie tytuły wydane na daną platformę musiały wyglądać w miarę podobnie przez ograniczenia konsoli nie do przeskoczenia, jednak twórcy mieli też czas na uczenie się sprzętu.

Wcześniej tworzono zestaw komponentów razem z grą. Na jednym takim zbiorze części chodziła jedna konkretna produkcja przez cały żywot automatu. Teraz się to zmieniło. Wydawana była platforma, na którą stworzono wiele różnych gier. Na wyżej wspomnianą konsole NES wydano oficjalnie 716 tytułów do roku 1995, wiec średnio każda z firm, która podjęła się tego zadania, musiała stworzyć ich przynajmniej kilka. W ciągu tych dwunastu lat twórcy nauczyli się, na co stać konsolę i gdzie są jej ograniczenia, dzięki czemu różnymi sztuczkami mogli symulować lepsze efekty, nie paląc przy tym platformy. Efektem tego jest to, iż pierwsze gry, które wychodzą na dany sprzęt, wyglądają gorzej, niż te ukazujące się pod koniec cyklu wydawniczego konsoli. To jest też miejsce, w którym opuszczamy lata 8-bitowe. Pierwszą konsolą 16-bitową, która ukazała się na rynku była Sega Mega Drive pod koniec 1988 roku. Propozycja Segi na tym etapie potrafiła pokazać aż 512 kolorów, przy czym ważniejszą sprawą była liczba, która mogła być jednocześnie na ekranie wyświetlana. Ta nie mogła przerosnąć sztywnych ram 64 barw. Co i tak było imponujące, zważywszy na to, iż w zaledwie dziesięć lat podwoiliśmy te osiągi.

Mega Drive był w stanie przy tym wszystkim pokazać na ekranie obraz o rozdzielczości 320 × 240 pikseli. Konkurent Segi – Nintendo – wydając swoją konsolę kilka lat później, dodał kilka ciekawych zabiegów. Wiedząc, iż konsola nie jest w stanie wyświetlić aż tylu kolorów, postawili na rozdzielczość. Super Nintendo Entertainment System (SNES) został zbudowany tak, aby każdą grę można było traktować osobno. Zmienianie rozdzielczości w zależności od gry pozwoliło na manipulowanie klimatem produkcji, ale też przykładowo przez zmniejszanie zagęszczenia pikseli można było oszczędzić miejsce na małych wtedy kostkach z pamięcią i przeznaczyć je w inny sposób. Maksymalna rozdzielczość wyświetlanego obrazu mogła sięgać 512 × 478 pikseli.

Piksele kontra poligony – era 3D

Wszystko to zmieniło się w roku 1993. Cały rozwój gier wykonał skok, którego efekty odbijają się echem do dziś. Do salonów z automatami zagościł pierwszy Virtua Fighter, stając się katalizatorem zmiany koncentrującej się na trójwymiarowej grafice. Było to jeszcze bardziej wyraźne, gdy zaledwie rok później na rynku pojawiła się nowa konsola – PlayStation. Jako pierwsza pokazała światu pełnoprawną grafikę 3D w domowym zaciszu. Konsola Sony mogła wyświetlać klasyczne płaskie gry, ale dziś kojarzymy ją głównie z wielokątów do prezentacji przestrzeni. Nazywane inaczej poligonami to małe płaskie kawałki, z których składa się każdy obiekt 3D. Najczęściej mają kształt trójkątów lub czworokątów i towarzyszą nam w każdej grze. Konsola ta potrafiła wygenerować takich choćby 180 tysięcy na ekranie. Liczba ta robi wrażenie, biorąc pod uwagę, iż mówimy o każdym dostępnym obiekcie na ekranie. Niezależnie czy to bohater, przeciwnik czy sama lokacja.

Pierwszy model Laray Croft w Tomb Raider (1996) składał się z około 500-600 trójkątów. Zostając w tej serii, łatwo można obserwować rozwój technologiczny. Kolejne produkcje towarzyszyły również następnym generacjom sprzętowym. Jak łatwo się domyśleć, więcej takich poligonów równa się więcej szczegółów, dlatego model głównej bohaterki z ukazanego na PS2 Tomb Raider: Angel of Darkness (2003) składa się już z około 5 tysięcy trójkątów. Skok ogromny, a mówimy tu tylko o jednej generacji sprzętów Sony. Nie będzie to też niespodzianką, iż PS3 mogło pozwolić sobie na więcej. W końcu siódma generacja konsol jako pierwsza wprowadziła gry wideo w High Definition. Reboot serii Tomb Raider z 2013 roku prezentował Larę w około 14 tysiącach poligonów. A mówimy tu o wersji uproszczonej, bo na PC ten rozstrzał był jeszcze większy. Model głównej bohaterki w póki co ostatniej cześć serii — Shadow of the Tomb Raider (2018) — przekraczał 140,000 poligonów. Łatwo zauważyć, iż w pewnym momencie robią się z tego po prostu trudne do zwizualizowania cyferki. Mimo iż grafika staje się coraz piękniejsza, to możemy się zgodzić, iż różnice w sprzętach robią się coraz trudniejsze do rozpoznania na pierwszy rzut oka.

Podsumowanie

Space Invaders operowało w prostokącie o wymiarach 224 × 256, zaś dziś na rynek wchodzą ekrany 8k, czyli dokładnie 7680 × 4320 pikseli. Rozwój grafiki w grach to nie tylko historia technologii, ale i zmieniających się oczekiwań graczy. Choć pierwsze produkcje urzekały prostotą, dziś gry wideo rywalizują z filmami pod względem wizualnego kunsztu. Cała zmiana w zaledwie czterdzieści lat i jak mówi Prawo Moore’a wykładniczo co dwa lata wszystkie osiągi komputerów będą rosnąć dwukrotnie. Niezależnie od tego, czy wspominasz automaty z lat 80., czy podziwiasz ray tracing w najnowszych grach — warto pamiętać, jak długa (i pełna przełomów) była ta droga. A to przecież jeszcze nie koniec.

Materiały do grafiki głównej: (dre0316)(aedrian)

Jeżeli podobał Wam się materiał, to koniecznie dajcie znać na X (dawny Twitter), Bluesky, naszym Discordzie, Redditcie lub Fediverse. Jesteśmy też dostępni w Google News!