Agata Kukwa: Nowa jakość gier na PC, czyli idealne wirtualne środowisko

Patrząc na applet Javy Spacewar! można by ją dzisiaj pomylić z grą na Nokię 3310, ale tamtych czasach strzelanie do białych punktów na czarnym tle spełniało wymagania ówczesnych graczy. Amerykanie, za sprawą Spacewar! zaczęli rozsmakowywać się w rozrywkowej stronie komputera. 10 lat później zadebiutowała konsola pierwszej generacji, Magnavox Odyssey, później było już z górki.

Znacznie bliższy większości czytelników jest zapewne kultowy już Pacman z 1980 roku. To właśnie lata 80. były szczególnie owocne w nowinki dla graczy. Rynek gier zaczął rozwijać się na tyle intensywnie, że użytkownikom oferowano coraz większy wybór nie tylko tytułów, ale również rodzajów gier, od platformówek, przez wyścigi, walki czy RPG. Pojawieniu się konsol drugiej i trzeciej generacji zawdzięczamy Super Mario Bros, Sonic, The Legend of Zelda czy Final Fantasy.

Lata dziewięćdziesiąte były przełomowym okresem dla gier komputerowych i konsolowych, ponieważ w końcu zaczęto budować wirtualną rzeczywistość w trzech wymiarach, a nie jak dotąd w dwóch. Ogromną radość graczom sprawiła premiera Wolfensteina pierwszej gry 3D typu FPS (first person shooter) w 1992 roku. Dzisiaj idSoftware reklamuje tę samą grę przystosowaną na iPhone’a jako „dziadka FPS”, wymowne i niezwykle prawdziwe hasło.

Krokiem do przodu w tym zakresie miały być akcesoria do konsol pozwalające na fizyczną interakcję z grą. PlayStation Move, Kinect Xboxa czy Wii od Nintendo miały zrewolucjonizować świat gier. I owszem wprowadzenie na rynek tych urządzeń było ogromnym krokiem wprzód, ale niestety nie dla wszystkich graczy, a na pewno nie dla graczy ekstremalnych. Czy ktokolwiek wyobraża sobie wielogodzinny maraton z Killzonem na PS Move? Raczej nie, tym bardziej, że po pierwszych rozgrywkach można nabawić się zakwasów w ręce, w której trzyma się „broń”. Zresztą, żaden szanujący się gracz nie przerzuci się na Mova, Kinecta czy Wii z jednego prostego powodu – po co stać podczas gry, jeśli można siedzieć?

Inną sprawą jest, że kontrolery ruchu zwiększają tylko doznania pochodzące z ciała. Ich zadaniem jest nadanie grze realizmu poprzez fizyczne zaangażowanie. Problem jednak w tym, że oprócz tego, że użytkownik trochę się spoci na początku, wiele się nie zmienia. O ile rozwój gier i konsol trwa cały czas i ma się całkiem dobrze, o tyle sposób projekcji obrazu nie zmienił się od wielu lat. Oczywiście przerzuciliśmy się już dawno z monitorów CRT na LCD, ale czy rzeczywiście nic więcej nie da się zrobić szczególnie dla miłośników gier na PC?

Z pomocą przychodzi trójka naukowców, tym razem nie amerykańskich a brazylijskich. Anderson Maciel, Fernando Roman i Luciana Nedel opracowali rozwiązanie, które nie dość, że może być zastosowane na biurku każdego gracza to jego koszty są znacznie mniejsze od innych, dostępnych w tej chwili na rynku.

Prace nad stworzeniem idealnego wirtualnego środowiska rozpoczęły się tak naprawdę już w połowie lat 60. za sprawą stworzenia pierwszego urządzenia HMD (Head-mounted display). Technologia ta cały czas się rozwija, jednak jego główną wadą oprócz ceny i dostępności jest również ilość dodatkowego sprzętu niezbędnego do osiągnięcia pożądanych efektów oraz okablowanie, które zdecydowanie obniża jakość doznań.

Zupełnie innym rozwiązaniem jest CAVE (cave automatic virtual environment) polegający na stworzeniu graczowi otoczenia, które pozwalałoby na całkowite „zanurzenie” w grze. W tym celu zamyka się gracza w pomieszczeniu, którego ściany pełnią funkcję wyświetlacza. Często stosuje się również dodatkowe gogle, na przykład do gier 3D. Wszystko wygląda niezwykle spektakularnie, ale po raz kolejny nie jest to rozwiązanie dla ekstremalnego gracza. Po pierwsze wymaga specjalnego, drogiego sprzętu, po drugie odpowiedniego pomieszczenia, a po trzecie i chyba najważniejsze gracz znowu musi stać. Technologia kompletnie nieprzydatna do gier na PC.

Zamiast skupiać się na kolejnych nowinkach naukowo-technologicznych, wspomniany już zespół z Federal University of Rio Grande do Sul postanowił zrobić prezent wszystkim fanom gier FPS na peceta. Zainspirowani potrzebą większego zaangażowania i zanurzenia w grze opracowali metodę, której oryginalna nazwa brzmi Desktop-CAVE. W uproszczeniu cały system polega na zastosowaniu założeń tradycyjnego CAVE w zaciszu domowym użytkownika. Wystarczy posiadać od trzech do dwunastu 19-calowych monitorów LCD o rozdzielczości 1280x1024 oraz minimum dwie karty graficzne (jedna karta na każde dwa monitory), a osiągi w grze wzrosną od razu. W eksperymentach wykorzystano karty Nvidia GeForce 9600 i GeForce 8600.

Pomysł na pierwszy rzut oka wydaje się zbyt prosty, aby w ogóle stanowić jakiś przełom, w końcu tryb wielomonitorowy wykorzystywany jest już od dłuższego czasu. Jednak Desktop-CAVE to pierwsze rozwiązanie, które nie tylko fajnie wygląda na biurku, ale również podnosi jakość gry FPS na PC oraz osiągane przez użytkowników wyniki.

Zespół badaczy z Brazylii określił dokładnie jakie powinny być kąty pomiędzy monitorami z pomocą kamery internetowej, która symulowała pole widzenia użytkownika. Założenie było takie, aby gracz nie musiał w ogóle ruszać głową by widzieć co dzieje się na wszystkich ekranach. W tradycyjnych systemach CAVE ważniejsze jest, aby było widać dużo, niż realistycznie, a przecież w rzeczywistości nie musimy odwracać głowy w bok, aby zobaczyć coś „kątem oka”. Okazało się, że przy zastosowaniu kąta 60^o w przypadku trzech monitorów wykorzystanie pola widzenia jest maksymalne i sposób postrzegania środowiska gry bardzo zbliżony do naturalnego.

Do testów wykorzystano dobrze znaną grę AssaultCube należącą do wolnego oprogramowania. Naukowcy lekko zmodyfikowali kod gry, aby dostosować widoki kamer do pożądanej liczby monitorów. Wszystkie zmiany możecie prześledzić w artykule źródłowym.

Aby nie być gołosłownym, autorzy projektu poprosili 25 graczy o przetestowanie opracowanego przez nich systemu. W testach brano pod uwagę następujące parametry: precyzja, liczba zgonów, liczba zwycięstw, liczba urazów i horyzontalne ruchy kamery. Testerzy najpierw grali w AssaultCube na jednym monitorze, aby później przesiąść się do stanowiska z trzema. Okazało się, że wszystkie parametry poszły w górę zwracając szczególną uwagę na wykorzystanie widzenia peryferyjnego graczy. Obracali oni kamerą znacznie mniej, niż przy jednym monitorze co pozwalało im na uniknięcie obrażeń, szybszą ucieczkę oraz dawało więcej czasu na celowanie i strzał.

Badacze zaznaczają, że był to pierwszy eksperyment, a testerami były całkowicie przypadkowe osoby rekrutowane podczas Dni Otwartych na University of Rio Grande do Sul, których cechował bardzo różny poziom doświadczenia i umiejętności w grze – większość określiła je jako słabe. Dlatego właśnie system wymaga dalszych testów i prawdopodobnie pewnych modyfikacji, które pozwolą osiągnąć statystycznie istotne wyniki.

Największą zaletą rozwiązania opracowanego przez brazylijski zespół jest jego ogólna dostępność. Kod oraz dane konfiguracyjne sprzętu dostępne są na zasadach Open Source, więc nie musimy martwić się, że za kilka miesięcy ktoś kupi, opatentuje i będzie sprzedawał system za wielkie pieniądze tak, jak dzieje się to w przypadku urządzeń HMD czy CAVE.

źródło: cie.acm.org