Historie vývoje počítačových her (87. část – první pokusy o 3D grafiku ve střílečkách)

18. 7. 2013

Doba čtení: 16 minut

Líbí se vám článek?
Podpořte redakci

Dnes se opět budeme společně zabývat popisem klasických stříleček, ovšem na rozdíl od předcházejících dílů se seznámíme se střílečkami, v nichž se objevilo trojrozměrné zobrazení herního světa. Mezi tento typ stříleček patří Battlezone, 3D Deathchase, 3D Interceptor či hry Landscape/Stealth.

Obsah

1. Historie vývoje počítačových her (87. část – první pokusy o 3D grafiku ve střílečkách)

2. Star Raiders

3. Battlezone (originální hra pro video automat)

4. Battlezone pro osmibitovou herní konzoli Atari 2600

10. Odkazy na Internetu

1. Historie vývoje počítačových her (87. část – první pokusy o 3D grafiku ve střílečkách)

Zatímco v předchozí části seriálu o historii výpočetní techniky i o historii vývoje her jsme se zabývali převážně klasickými střílečkami využívajícími dvourozměrný pohled na herní svět (ať již viděný z půdorysu či bokorysu), dnes si popíšeme některé významné střílečky, u nichž se jejich autoři rozhodli, že jimi vytvořený herní svět bude zobrazen trojrozměrně. Při pohledu na screenshoty uvedené v dnešním článku je vhodné si uvědomit, s jakými technickými omezeními se museli programátoři na začátku osmdesátých let potýkat. K dispozici měli výkonově velmi slabé osmibitové mikroprocesory, jejichž taktovací frekvence dosahovala maximálně jen jednotek MHz, instrukce (samozřejmě jen celočíselné) byly prováděny sekvenčně a trvaly několik taktů (na rozdíl od dnešních superskalárních procesorů s dlouhými pipeline, prediktory skoků atd. atd.), k dispozici většinou ani nebyla podpora pro HW násobení a dělení (v 3D hrách velmi často používané operace) a grafické subsystémy tehdejších video automatů či domácích mikropočítačů byly určeny pro práci s 2D objekty a nikoli objekty trojrozměrnými. I přes tyto dosti velké limity však vzniklo velké množství zajímavých a po vizuální stránce i přitažlivých her.

Obrázek 1: Vektorová hra Starhawk spuštěná v emulátoru video automatů a herních konzolí (MAME). Jednalo se o jednu z prvních stříleček s 3D zobrazením herního světa, ve skutečnosti však nebylo možné měnit pozici hráče ani směr pohledu do 3D scény.

V následující tabulce jsou vypsány všechny 3D střílečky, jejichž popisem se dnes budeme zabývat:

Kapitola	Hra	Rok vzniku	Autor (autoři, distribuce)
2	Star Raiders	1979, 1982	Doug Neubauer
3	Battlezone	1980	Ed Rotberg, Owen Rubin , Roger Hector
4	Battlezone (2600)	1983	Mike Feinstein, Brad Rice
5	Rommel's Revenge	1983	Crystal Computing
6	3D Deathchase	1983	Mervyn Estcourt
7	3D Interceptor	1984	Joan Domingo Ramirez
8	Landscape	1984	Tracy Lagrone, Richard Sansom
9	Stealth	1984	Tracy Lagrone, Richard Sansom

Obrázek 2: Hra Star Raiders ve variantě pro osmibitovou herní konzoli Atari 2600.

2. Star Raiders

S trojrozměrnou střílečkou nesoucí název Star Raiders jsme se již v tomto seriálu setkali (a to dokonce dvakrát), ovšem tato hra je tak revoluční, že stojí zato se o ní zmínit ještě jednou právě na tomto místě (někdy je hra Star Raiders řazena mezi deset nejdůležitějších herních titulů, které ovlivnily celý další vývoj herního businessu). Autorem této hry je Doug Neubauer, který naprogramoval její první verzi již v roce 1979. Tato původní verze byla určena pro osmibitové domácí mikropočítače Atari a později též pro herní konzoli Atari 5200, ovšem v roce 1982 byla tato hra konvertována i na osmibitovou herní konzoli Atari 2600, což je možná poněkud zvláštní (konzole Atari 5200 měla být pokračovatelem mnohem primitivnější Atari 2600), ovšem ve skutečnosti se jednalo o poměrně logický krok, neboť hned z několika důvodů došlo k tomu, že Atari 2600 byla po komerční stránce mnohem úspěšnější, než její následovník Atari 5200.

Obrázek 3: Hra Star Raiders ve verzi pro osmibitové mikropočítače Atari – kvůli použitému grafickému režimu je tento obrázek pouze čtyřbarevný.

Ve Star Raiders se poprvé objevuje způsob zobrazení herního světa, který je používán dodnes. Hráč vidí celou scénu ze svého pohledu (konkrétně z pohledu pilota sedícího v kokpitu vesmírné stíhačky) a může se v tomto světě relativně svobodně otáčet ve dvou osách – doleva, doprava, nahoru a dolů. Rychlost stíhačky se ovládá buď klávesnicí (0–9) či v případě herních konzolí speciálním keypadem, podobně jako se klávesnicí/keypadem vyvolává přibližně dalších deset operací (zobrazení mapy galaxie, pohled dozadu, zapnutí štítů apod.). Rotace okolo třetí osy nebyla implementována a u tohoto typu hry by byla i na škodu, protože by zbytečně celé ovládání komplikovala (musel by se použít druhý joystick). V této hře byly taktéž použity další zajímavé technologie, například jednoduchý částicový systém využitý pro animaci hvězd, vybuchujících protivníků atd. Aby byla animace celé hry plynulá (nesmíme zapomenout na to, že veškeré výpočty byly prováděny programově), použil Doug Neubauer grafický režim s poměrně malým rozlišením 160×96 pixelů a čtyřmi současně zobrazitelnými barvami.

Obrázek 4: Hra Star Raiders ve verzi pro osmibitové mikropočítače Atari – mapa Galaxie se zobrazenými sektory.

Hra Star Raiders se stala předlohou pro mnoho dalších herních titulů, mj. i pro slavnou hru Elite (a později pro její pokračování Frontier, to však nejsou klasické střílečky, ale mnohem složitější a komplexnější hry) a taktéž pro herní sérii Wing Commander a X-Wing. Pokud zůstaneme u her určených pro osmibitové počítače Atari, lze za pokračovatele hry Star Raiders považovat hru Last Starfighter, v níž se navíc ještě uplatňují strategické prvky.

Obrázek 5: Hra Star Raiders ve verzi pro osmibitové mikropočítače Atari – alternativní pohled na herní scénu a hráčovu raketu.

3. Battlezone (originální hra pro video automat)

I s další 3D střílečkou jsme se v tomto seriálu již (alespoň ve stručnosti) setkali. Jedná se o hru se jménem Battlezone. Historie vzniku této hry je poměrně zajímavá, protože její první verze byla implementována již v roce 1980 ve formě herního video automatu vybaveného vektorovou obrazovkou. Vzhledem k tomu, že vektorové displeje ve většině případů nedokázaly zobrazit více barev, byly na obrazovku video automatů s monochromatickým vektorovým displejem většinou nalepeny barevné fólie, takže se herní svět a protivníci zobrazovali zelenou barvou, zatímco ukazatel skóre a radar byly vykresleny přes červenou fólii. Alternativně bylo možné použít speciální obrazovky s dvojicí luminoforů – červeným v horní části a zeleným v části dolní, to je však po technologické stránce složitější a tím pádem i dražší varianta. Způsob rozdělení displeje na dvě barevně odlišené plochy je dobře patrný na screenshotu zobrazeného pod tímto odstavcem.

Obrázek 6: Herní svět hry Battlezone.

Původní verzi Battlezone je možné považovat za poměrně reálný simulátor tanku, přičemž pohled na herní svět byl trojrozměrný (a to i díky vektorovému displeji). Dokonce i všechny 3D objekty (protivníci, budovy) byly trojrozměrné – jednalo se o takzvané „drátové“ (wireframe) modely. Hráč mohl tankem otáčet i popojíždět a samozřejmě ovládal i střelbu na tanky protivníka. Způsob ovládání tanku je zde důležitý, neboť podobný styl (otáčení + popojíždění) byl později využit i v mnoha dalších hrách (kromě jiných jde o hry Wolfenstein 3D a Doom) a jedná se o určitou alternativu ke způsobu ovládání, se kterým jsme se seznámili v předchozí kapitole u hry Star Raiders.

Obrázek 7: Battlezone pro osmibitové mikropočítače Atari (emulace původního vzhledu vektorového displeje).

Na pozadí hry byly zobrazeny hory se sopkou a někteří hráči si mysleli, že se k sopce dá dojet a najít zde trojrozměrný model kostela (což v původní verzi ovšem nebyla pravda, je to však velmi pěkná urban legend). Mimochodem – ona zmíněná sopka se společně s Měsícem stala jakousi ikonou této hry a stalo se zvykem tyto prvky vkládat i do různých konverzí či variant na hru Battlezone.

Obrázek 8: Battlezone pro osmibitové mikropočítače Atari.

Obrázek 9: Battlezone pro osmibitové mikropočítače Atari.

Obrázek 10: Battlezone pro osmibitové mikropočítače Atari.

Obrázek 11: Battlezone pro osmibitové mikropočítače Atari.

4. Battlezone pro osmibitovou herní konzoli Atari 2600

Kvůli komerčnímu úspěchu video automatu se hrou Battlezone bylo v následujících letech (tj. po roce 1980) vytvořeno poměrně velké množství konverzí hry Battlezone pro různé domácí osmibitové počítače i osobní 16 a 32bitové stroje (zajímavé je, že konverze pro Atari ST z velké části emulovala mikroprocesor původního video automatu, i když způsob zobrazení se samozřejmě musel odlišovat). I verze této hry pro osmibitové domácí počítače Atari se snaží o napodobení původního systému zobrazení s červenou (zde spíše fialovou) horní částí displeje a zelenou částí spodní.

Obrázek 12: Hra Battlezone pro herní konzoli Atari 2600 patřila mezi první hry, které se snažily navodit iluzi trojrozměrného prostoru.

Konverze hry Battlezone pro osmibitovou herní konzoli Atari 2600 je velmi zajímavá, protože její autoři samozřejmě nemohli využít výhody vektorového displeje pro zobrazení trojrozměrného drátového modelu herního světa. Namísto toho však mohli použít – a taktéž použili – všechny vlastnosti grafického čipu TIA (změna barev jednotlivých obrazových řádků s minimem úsilí atd.), takže herní svět vypadá i na tak jednoduchém hardwaru, jakým herní konzole Atari 2600 bezpochyby je, velmi slušně, včetně dojmu skutečně trojrozměrného světa (samozřejmě musíme brát v úvahu mnohem menší nároky tehdejších hráčů, kteří museli zapojit svoji fantazii, což je ostatně jen dobře). Pro zajímavost – kód i data této hry byly uloženy na paměťovém modulu s kapacitou 8 kB, což je sice z dnešního pohledu zcela zanedbatelná velikost, ovšem mnoho her pro Atari 2600 se muselo spokojit se čtyřmi kilobajty či dokonce jen se dvěma kilobajty ROM (a 128 bajty RAM).

Obrázek 13: Herní svět hry Battlezone.

Obrázek 14: Protivník se chystá vystřelit.

Obrázek 15: Tímto grafickým efektem je doprovázen zásah vlastního tanku.

5. Rommel's Revenge

Další hra, s níž se dnes ve stručnosti seznámíme, se jmenuje Rommel's Revenge a pochází z roku 1983. Tato hra je, na rozdíl od her popsaných v předchozích kapitolách, určena pro slavné osmibitové domácí mikropočítače ZX Spectrum a již při prvním pohledu na screenshoty umístěné pod tento odstavec je zřejmé, že se jedná o hru inspirovanou výše popsanou hrou Battlezone. I zde totiž hráč ovládá tank, který se může svobodně pohybovat po herním světě a ničit zde své protivníky. V obou hrách je použito stejného způsobu ovládání – otáčení tanku pomocí dvou kláves a pohyb tanku dopředu či dozadu s využitím další dvojice kláves.

Obrázek 16: Hra Rommel's Revenge spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

Autoři hry Rommel's Revenge nezapomněli ani na zobrazení hor na horizontu s nezbytnou sopkou či na „rozbití skla“ v případě zásahu tanku. Jedná se o jednu z prvních her naprogramovaných pro mikropočítače ZX Spectrum, kde se objevuje způsob zobrazení herní scény s využitím vektorů a drátových modelů 3D objektů v herním světě (další dvě dnes popsané hry pro ZX Spectrum již používají poněkud jiný způsob zobrazení s využitím softwarových „spritů“). Podobným způsobem, jaký můžeme vidět ve hře Rommel's Revenge, byly na ZX Spectru realizovány i další hry, včetně slavné Elite, kterou si popíšeme v některém z dalších dílů tohoto seriálu.

Obrázek 17: Hra Rommel's Revenge spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

Obrázek 18: Hra Rommel's Revenge spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

Obrázek 19: Hra Rommel's Revenge spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

Obrázek 20: Hra Rommel's Revenge spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

Obrázek 21: Hra Rommel's Revenge spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

6. 3D Deathchase

Poměrně neobvyklou střílečkou využívající trojrozměrné zobrazení herního světa je hra nazvaná 3D Deathchase, která byla vydána v roce 1983, a to opět pro osmibitové domácí mikropočítače ZX Spectrum. V této hře se hráčovo alter ego stává řidičem motorky vybavené střelnou zbraní a jeho úkolem je najít a sestřelit další protivníky, kteří taktéž jedou na motorkách. Celá honička (mimochodem velmi zábavná) se odehrává v (poměrně řídkém) lese, což je na střílečku skutečně neobvyklé prostředí.

Obrázek 22: Hra Deathchase spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

Způsob zobrazení herního světa se vlastně podobá výše popsané dvojici her – hráč může s motorkou zatáčet, ovšem naklánění motorky je pouze naznačeno animací řídítek, nikoli náklonem celé herní scény (přesněji řečeno horizontu) na obrazovce. Náklon horizontu se poprvé objevil v leteckých simulátorech, což také zpočátku byly jednoduché střílečky (tímto typem her se budeme zabývat jindy). Jednotlivé stromy i protivníci jsou vykreslováni formou softwarových spritů, což je způsob obvyklý pro velkou část 3D her pocházejících z osmdesátých let minulého století. Zajímavá a neobvyklá je změna denního a nočního režimu zobrazení (day patrol, night patrol).

Obrázek 23: Hra Deathchase spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

Obrázek 24: Hra Deathchase spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

Obrázek 25: Hra Deathchase spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

Obrázek 26: Hra Deathchase spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

7. 3D Interceptor

Velmi zajímavou střílečkou využívající trojrozměrné zobrazení je hra s názvem 3D Interceptor, která byla v roce 1984 vydána pro osmibitové mikropočítače ZX Spectrum. Tato hra je při bližším pohledu kombinací klasické střílečky Space Invaders a hry Battlezone (či Landscape a Stealth popsaných v následujících dvou kapitolách). V trojrozměrném světě zobrazeném ve formě šachovnice se pohybuje stíhačka, kterou může hráč ovládat buď pomocí klávesnice nebo s využitím joysticku. Úkolem hráče je proletět celou obtížností a vyhnout se protivníkům, popř. je sestřelit.

Obrázek 27: Hra 3D Interceptor spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

Autor této hry, jímž je Joan Domingo Ramirez, musel při vývoji 3D Interceptoru vycházet z možností grafického subsystému mikropočítače ZX Spectrum. Konkrétně se zde jedná o omezení způsobená strukturou atributové paměti, kdy bylo možné barvu nastavit vždy pro celý blok 8×8 pixelů. Toto omezení sice nemuselo v některých hrách vadit, ovšem v 3D střílečkách by při postupném přibližování barevných trojrozměrných objektů docházelo k viditelným kolizím barevných atributů s pozadím. Z tohoto důvodu používá hra 3D Interceptor, podobně jako již popsaná hra Romel's Revenge, při zobrazení 3D světa vlastně pouze monochromatický režim (světle modrá+tmavě modrá barva). Zajímavý je i fakt, že jednotlivé objekty jsou reprezentovány softwarově vykreslovanými sprity, tj. obdélníky. Při zobrazení spritů se nebere v úvahu průhlednost, což je z obrázků 28 až 30 jasně patrné.

Obrázek 28: Hra 3D Interceptor spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

Obrázek 29: Hra 3D Interceptor spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

Obrázek 30: Hra 3D Interceptor spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

Obrázek 31: Hra 3D Interceptor spuštěná v emulátoru ZX Spectra.

8. Landscape

Zatímco v předchozích třech kapitolách byly popsány střílečky naprogramované pro osmibitové domácí mikropočítače ZX Spectrum, budeme se v této kapitole naopak věnovat hře, která byla vytvořena pro osmibitové počítače Atari. Tato hra, která pochází z roku 1984, se jmenuje Landscape a vytvořena byla dvojicí vývojářů se jmény Tracy Lagrone a Richard Sansom. Hráč zde ovládá stíhačku, která se pohybuje v herním světě podobným způsobem, jaký jsme viděli například už ve hře Battlezone. Stíhačka sice nemůže měnit svoji výšku nad zemským povrchem, ovšem může zatáčet a měnit rychlost. Úkolem hráče je doletět k věži zobrazené na pozadí a následně tuto věž zbořit. Vzhledem k omezenému dostřelu stíhačky je však věž možné zbořit až při dosažení nulové vzdálenosti (ta je měřena a zobrazována ve spodní části displeje).

Obrázek 32: Hra Landscape spuštěná v emulátoru osmibitových počítačů Atari.

Aby vše nebylo tak jednoduché, je nutné neustále doplňovat palivo průletem nad energetickým polem správné barvy a uhýbat či ničit protivníky. Ve hře se nachází čtyři typy protivníků s odlišnými vlastnostmi: statické radary (ty jsou nebezpečné jen tím, že do nich stíhačka může narazit), statické bunkry, které střílí na stíhačku (zásah nevede ke ztrátě života, jen k úbytku energie), tanky a konečně se ve hře nachází i jakási létající ufa, které buď střílí nebo útočí na stíhačku stylem kamikadze.

Obrázek 33: Hra Landscape spuštěná v emulátoru osmibitových počítačů Atari.

Tato hra se stala populární zejména kvůli jednoduchému ovládání i propracovanému způsobu zobrazení herního světa – samotná stíhačka ovládaná hráčem se naklání, vrhá stín (stejně jako létající ufa) a při letu trošku „nadskakuje“, na horizontu jsou zobrazeny hory, nad nimi obloha s barevným gradientem, věž se poměrně plynule přibližuje atd. Při zobrazení protivníků je při větším přiblížení zřejmé, jaká technika zde byla použita: každý protivník je realizován spritem, tj. jedná se o 2D obrázek, který je vždy zobrazen čelem směrem ke hráči. Podobný způsob zobrazení všech předmětů ve hře byl mj. použit i o mnoho let později ve slavném Wolfensteinovi či Doomu.

Obrázek 34: Hra Landscape spuštěná v emulátoru osmibitových počítačů Atari.

Obrázek 35: Hra Landscape spuštěná v emulátoru osmibitových počítačů Atari.

Obrázek 36: Hra Landscape spuštěná v emulátoru osmibitových počítačů Atari.

Obrázek 37: Hra Landscape spuštěná v emulátoru osmibitových počítačů Atari.

9. Stealth

Ve stejném roce, kdy byla vydána hra Landscape (1984), se shodná dvojice vývojářů (tj. Tracy Lagrone, Richard Sansom) podepsala pod další hru, která nesla název Stealth (mimochodem, mezi ataristy je hra Stealth pravděpodobně více rozšířená, než Landscape). Jedná se o hru postavenou na stejném enginu jako výše popsaná hra Landscape, přesto však mezi oběma hrami nalezneme několik rozdílů. Ty se týkají především systému levelů implementovaných ve hře Stealth; v každém levelu se (podle očekávání) postupně zvyšuje složitost.

Obrázek 38: Hra Stealth spuštěná v emulátoru osmibitových počítačů Atari.

V prvních úrovních se většina protivníků chová pasivně, ovšem od třetí úrovně jsou již proti hráči vysílány nepříjemně přesné rakety a později i útočná letadla (celkem je zde šest typů protivníků oproti původním čtyřem). Ve hře Stealth je taktéž obsažen příběh zobrazený po dohrání všech úrovní, ovšem – podobně jako v mnoha dalších střílečkách – se nejedná o žádné literární umění :-). Naproti tomu je hra Landscape pojata jako přímočará střílečka – hráč si pouze navolí počáteční vzdálenost od věže a hra končí buď po ztrátě všech životů či po úspěšném zboření věže; žádný vstup do dalšího levelu zde není implementován.