Что такое псевдотрёхмерность и 2,5D — и как они работают

Видеоигровая индустрия прошла долгий путь с момента своего возникновения. Геймеры стали свидетелями поразительной эволюции, от простых спрайтов до захватывающих, реалистичных виртуальных миров. Одним из новаторских шагов в этом путешествии стал переход к технологиям, имитирующим трехмерность.

Псевдотрехмерность и 2,5D – это два подхода, которые позволили разработчикам создать иллюзию объемного пространства в играх без необходимости в полной трёхмерной графике.

Псевдотрёхмерность представляет собой хитроумный способ использования двумерных спрайтов, ориентированных под разными углами, чтобы создать впечатление трёхмерной среды.

2,5D расширяет возможности псевдотрёхмерности за счет добавления ограниченной вертикальной плоскости, позволяя персонажам перемещаться по наклонным поверхностям.

Двумерная графика в трехмерном мире

Компьютерные игры давно научились создавать трехмерную реальность. Но не только ей ограничивается мир виртуальной графики. Порой бывает удобно и выгодно совмещать разные пространства.

Двумерная графика позволяет создавать более детальные и четкие изображения. Она не требует сложных расчетов и хорошо оптимизирована для работы на слабых компьютерах.

Совмещая двухмерные спрайты с трехмерным окружением, разработчики получают множество преимуществ. Например, персонажи и предметы могут выглядеть более реалистичными, а уровни — более разнообразными и интересными.

Использование двумерной графики в трехмерном мире — это эффективный способ создания игр, которые сочетают в себе преимущества обоих подходов. Такой игровой мир может быть более привлекательным и запоминающимся, а также лучше оптимизированным для работы на слабых компьютерах.

Иллюзия глубины

С помощью этой техники двумерные спрайты размещаются на разных высотах в трёхмерном пространстве.

Так достигается эффект слоёв, где объекты на заднем плане кажутся дальше, чем на переднем.

Созданная таким образом игра не совсем двухмерная и не совсем трёхмерная, поэтому её называют 2,5D-игрой.

Псевдотрёхмерность позволяет создавать виртуальные миры, которые кажутся более глубокими и реалистичными, чем классические двухмерные игры. Однако она также требует меньших вычислительных ресурсов и может использоваться на системах, не способных обрабатывать полноценную трёхмерную графику.

2,5D: гибрид 2D и 3D

Мир видеоигр многогранен, и в его просторах есть место различным жанрам и поджанрам. Среди них особое место занимает 2.5D – уникальное сочетание двухмерной и трехмерной графики, объединяющее их преимущества. Простыми словами, это промежуточный этап между 2D и 3D, позволяющий создать более глубокий и живой игровой мир.

Как это работает?

В играх с 2,5D-графикой персонажи и некоторые объекты представлены трехмерными моделями, а окружение – двухмерными спрайтами. Такая комбинация дает ощущение глубины и объемности, но при этом сохраняет узнаваемый стиль 2D-игр. Иногда объединяются даже не две, а три технологии: двухмерные спрайты для персонажей, трехмерные модели для окружения и двухмерные спрайты для фонов.

У этого подхода есть свои плюсы: относительно малый размер игровых файлов, низкие системные требования, но самое главное – возможность использовать красочные и детально прорисованные спрайты, что делает мир игры более живым и разнообразным.

Иллюзорный объём в Doom

В Doom применяется метод, имитирующий объём. Игра рисует двумерные спрайты в трёхмерной сцене, но с применением хитростей.

В игре нет настоящих 3D-моделей, лишь наборы спрайтов, изображающих объект с разных углов.

Движок Doom просчитывает положение объекта в пространстве и отображает соответствующий спрайт, создавая иллюзию трёхмерности.

На самом деле, это всего лишь двухмерные плоскости, перпендикулярные к линии обзора игрока.

Благодаря умелому использованию перспективных искажений создаётся видимость объёма и глубины, причём без серьёзной потери производительности.

Эта техника, широко известная как «рейкастинговый рендеринг», сыграла решающую роль в популяризации псевдотрёхмерной графики в ранних компьютерных играх.

Перспектива стены текстуры

Пространство отделяется от глаз наблюдателя стеной, ограниченной сверху и снизу. Взгляд направлен вдоль стены. Форма стены не важна – прямая или ломаная. Размеры стены не важны – крошечная или гигантская. Текстура на стене создает иллюзию глубины. Стену можно повернуть вокруг вертикальной оси.

Чем дальше точка на стене, тем мельче ее текстура. Чем ближе точка к наблюдателю, тем крупнее ее текстура.

Вертикальные линии

Если стена разделена на вертикальные полосы, выбираются ближайшая и дальняя полосы. Текстура масштабируется и выравнивается так, чтобы ее верхний край совпадал с верхним краем стены, а нижний край – с нижним краем стены.

Горизонтальные линии

Если стена разделена на горизонтальные полосы, выбираются ближайшая и дальняя полосы. Текстура масштабируется и выравнивается так, чтобы ее левый край совпадал с левым краем стены, а правый край – с правым краем стены.

Растеризация спрайтов

Сначала спрайт проецируется на плоскость. Затем его пиксели проверяются на видимость, и, если они видны, добавляются в итоговое изображение.

Чтобы определить видимость пикселя, проверяется, не перекрывает ли его другой спрайт или часть фона. Если перекрывает, пиксель не добавляется.

Растеризация спрайтов – простая и быстрая техника, позволяющая создавать трехмерные сцены с использованием спрайтов.

Освещение и тени в 2,5D

Несмотря на отсутствие истинной трёхмерности, игры в 2,5D умело создавали иллюзию глубины, используя освещение и тени.

Свет мог затенять стены и объекты, делая их более реалистичными. Тени придавали объём и пространство.

Тени от стен и объектов в 2,5D были сгенерированными, а не динамическими. Тем не менее, они играли решающую роль в создании атмосферы и передачи глубины сцены.

Умелое использование освещения и теней позволяло разработчикам создавать сложные и атмосферные уровни, несмотря на ограничения 2,5D.

Преимущества и ограничения квазиобъёмной графики

Квазиобъёмная графика – технология, которая позволяет создавать трёхмерный эффект на двухмерной основе. Её применение имеет свои достоинства и недостатки.

Привлекательность метода заключается в доступности реализации для разработчиков и меньшей требовательности к ресурсам устройства. При этом объекты и пространство воспринимаются как объёмные.

Однако есть и ограничения. Мир игры сконструирован из плоских спрайтов, поэтому обзор ограничен справочной плоскостью персонажа. Физика и траектория полётов объектов игнорируют законы физики. Ограниченное поле зрения и угловатые модели – ещё одни компромиссы такой графики.

И всё же простота реализации, экономия ресурсов и имитация объёмного мира делают квазиобъёмную графику привлекательным вариантом для создания увлекательных игровых миров.

Оптимизация под слабые компьютеры

Устаревшие системы вносят определённые ограничения. Чтобы старые ПК не превращали игры в слайд-шоу, прибегают к различным ухищрениям.

Возможны ограничения по всем параметрам: от размера карт до визуальных эффектов.

Обычно сначала уменьшают количество объектов на сцене и их сложность.

Если нужно сократить число полигонов, используют лоу-поли модели.

Для оптимизации текстур применяют сжатие и понижают разрешение.

Иногда картам «урезают» площадь, а врагам — возможности.

Для ускорения отрисовки сцены используют такие методы, как рендеринг на стороне клиента или отложенный рендеринг.

В целом, эти меры позволяют добиться приемлемой производительности на слабых системах, не сильно жертвуя качеством игрового процесса.

Влияние на процесс игры Doom

Псевдотрёхмерная графика Doom повлияла на геймплей уникальным образом. Проецирование двумерных спрайтов на поверхность создало глубину, усилив ощущение погружения.

Карты представляли собой лабиринты стен и коридоров, а не плоские поверхности. Это заставляло игроков исследовать каждый угол. Вертикальность уровней позволила импровизировать стратегии боя.

Особенности геймплея Doom, обусловленные псевдотрёхмерностью

Элемент	Описание
Исследование	Изучение лабиринтов и скрытых зон
Вертикальность	Появление лестниц, балконов и возвышенностей в уровнях
Стратегия	Использование вертикальности для засад и обстрелов сверху

Современная интерпретация псевдотрёхмерности

Изначально устаревший приём обрёл новую жизнь благодаря современным технологиям. Сегодня он используется не только для создания ностальгических ретро-игр, но и в динамично развивающемся игровом пространстве.

Псевдотрёхмерные элементы стали востребованными в инди-играх, стремящихся передать очарование прошлого. Используя этот приём, разработчики создают стилизованные миры с очаровательным пиксельным шармом.

Встречаются и более смелые решения, где трёхмерные персонажи помещены в псевдотрёхмерное окружение. Такой подход обеспечивает баланс между классическим эстетическим опытом и современными техническими возможностями.

Разработчики применяют псевдотрёхмерность и для создания необычных эффектов. К примеру, в некоторых играх камера перемещается в псевдотрёхмерном пространстве, создавая иллюзию динамической перспективы.

Основные преимущества псевдотрёхмерности

* Ностальгический шарм

* Стилизованная графика

* Эффективное использование ограниченных ресурсов

* Повышение производительности

Несмотря на то, что псевдотрёхмерность перестала быть доминирующей технологией, она не исчезла, а превратилась в уникальный инструмент самовыражения для современных разработчиков.

Будущее объёмного наследия

Олдскул жив, и технологии, которые когда-то творили чудеса графики, до сих пор находят применение. Псевдотрёхмерность как способ подарить объём двухмерной картинке переживает ренессанс. Она актуальна в реставрации классики, экспериментальных инди-проектах и даже в крупных AAA-играх.

Но это не просто ностальгия по прошлому. Разработчики не стоят на месте, а активно развивают технологию, используя её как основу для новых художественных решений.

Модернизация движка

Современные движки для псевдотрёхмерных игр имеют множество улучшений. Они поддерживают высокое разрешение, динамическое освещение и продвинутую физику. Это позволяет создавать более реалистичные и впечатляющие миры.

Кроме того, в движках есть встроенные инструменты для генерации трёхмерных моделей, что значительно ускоряет процесс разработки.

В таблице ниже представлены сравнительные характеристики популярных движков для псевдотрёхмерных игр.

Движок	Поддержка разрешения	Динамическое освещение	Продвинутая физика
Gine3D	До 4K	Да	Да
QuakeSpasm	До 1080p	Да	Нет
ZDoom	До 1080p	Да	Частично

Вопрос-ответ:

Что такое псевдотрехмерность?

Псевдотрёхмерность — это метод создания иллюзии трёхмерного пространства в двухмерной среде. В играх это часто достигается путем использования спрайтов и текстур, которые создают впечатление глубины и перспективы, не требуя полной трехмерной модели.

Чем 2,5D отличается от псевдотрехмерности?

В то время как псевдотрёхмерность фокусируется на создании иллюзии глубины, 2,5D предлагает более настоящий трёхмерный опыт. В играх с 2,5D используются трёхмерные модели и рельефы, но камера часто ограничена плоскостью, что придает игре ощущение псевдотрёхмерности.

Каким образом игры с псевдотрехмерностью отличаются от полностью трехмерных игр?

В отличие от полностью трехмерных игр, в играх с псевдотрехмерностью игрок перемещается только по двум измерениям (вперед/назад и вправо/влево). Спрайты и текстуры используются для имитации трехмерности, но окружение остается плоским. В полностью трехмерных играх, с другой стороны, игрок может свободно перемещаться во всех трех измерениях, а окружение полностью трехмерное.

В каких играх использовалась псевдотрехмерность?

Псевдотрехмерность использовалась во многих ранних играх, в том числе в популярных играх, таких как Doom, Wolfenstein 3D и Duke Nukem 3D. Эти игры использовали комбинацию спрайтов и текстур для создания иллюзии глубины и перспективы, в то время как игроки перемещались только по двум измерениям.

Видео:

ПОЧЕМУ СУПЕР ДРОБОВИК ПЛОХОЕ ОРУЖИЕ? | Doom Eternal | Ammunition Time