Historie vývoje počítačových her: simulace a strategické hry naprogramované Chrisem Crawfordem

17. 12. 2015

Doba čtení: 18 minut

Líbí se vám článek?
Podpořte redakci

Po delší době se v seriálu o historii výpočetní techniky vrátíme k popisu vývoje počítačových her. Se jménem Chrise Crawforda jsme se již jednou setkali, ovšem prozatím jsme se nezmínili o jeho nejslavnější hře vůbec. Tato dnes již jen poměrně složitě spustitelná hra se jmenuje Balance of Power.

Obsah

1. Historie vývoje počítačových her: simulace naprogramované Chrisem Crawfordem

2. Tanktics: Computer Game of Armored Combat on Eastern Front

3. Scram: simulace jaderné elektrárny

4. Eastern Front (1941)

5. Programátorské triky použité ve hře Eastern Front (1941)

6. Legionnaire: jedna z prvních strategických her odehrávajících se v reálném čase

7. Balance of Power

8. Balance of Power : The 1990 Edition

9. Odkazy na Internetu

1. Historie vývoje počítačových her: simulace naprogramované Chrisem Crawfordem

V seriálu o historii vývoje výpočetní techniky jsme se již setkali s některými hrami vytvořenými poněkud kontroverzním vývojářem Chrisem Crawfordem. V části věnované prvním strategickým hrám jsme se zmínili o dvou jím vytvořených titulech: Eastern Front (1941) i o hře Legionnaire. V těchto hrách Chris Crawford dokázal zúročit své mnohaleté zkušenosti ze svých starších (a dnes již poněkud méně známých) her Tanktics a Scram i hluboké znalosti možností osmibitových domácích mikropočítačů Atari.

Obrázek 1: Strategická hra Cosmic Balance II, v níž se objevují podobné prvky jako v mladší, populárnější a známější hře Master of Orion, sice pochází již z roku 1983, ovšem některé simulační a strategické hry Chrise Crawforda jsou ve skutečnosti ještě o několik let starší.

Své postřehy a nápady Chris popsal v knize „The Art of Computer Game Design“ pocházející z roku 1984. Některé jeho taktické a strategické hry byly v několika ohledech přelomové, ať již se to týká samotné koncepce těchto her, tak i jejich technického zpracování. Ovšem přelomovým dílem Chrise Crawforda, které poněkud paradoxně pravděpodobně nebylo nikdy překonáno, představuje hra nazvaná Balance of Power, v níž se hráč dostává do závěrečného období studené války a do světa vysoké politiky.

Obrázek 2: Hra Imperium Galactum patří mezi další strategické hry pocházející z osmdesátých let minulého století.

2. Tanktics: Computer Game of Armored Combat on Eastern Front

První hra, jejímž autorem je Chris Crawford, má poněkud komplikovaný název Tanktics: Computer Game of Armored Combat on Eastern Front, ovšem většinou se používá jen její zkrácený název Tanktics, který vznikl spojením slov „tank“ a „tactics“. Na této hře začal Chris Crawford pracovat již v polovině sedmdesátých let minulého století, přičemž první použitelná verze pocházející z roku 1976 byla vyvinuta v programovacím jazyce FORTRAN a spustit ji bylo možné na počítači IBM 1130, což evidentně nebyl běžný herní hardware. V pozdějších letech byla hra vylepšena a přepsána do programovacího jazyka BASIC, což znamenalo, že se usnadnila její portace na další platformy (připomeňme si, že BASIC byl na přelomu sedmdesátých a osmdesátých let minulého století dostupný na většině minipočítačů i mikropočítačů a i přes mnohé rozdíly byly jeho základní vlastnosti prakticky shodné). Díky přepisu do BASICu bylo možné hru Tanktics portovat na osobní osmibitové mikropočítače Apple II, TRS-80 a taktéž na osmibitové domácí mikropočítače Atari.

Obrázek 3: Část kódu hry Tanktics je zakódována a samotné rozkódování je naprogramované v BASICu, proto inicializace hry trvá poměrně dlouhou dobu.

Hra Tanktics, která byla komerčně prodávána společností Avalon Hill právě na výše zmíněné tři typy mikropočítačů, byla jednou z prvních tahových strategických her, podobně jako například již dříve popsaná slavná hra Empire či Cosmic Balance II. Zatímco však hra Empire uživatelům nabízela určitý náhled na bitevní pole, ve hře Tanktics tomu tak vůbec nebylo, protože byl použit čistě textový vstup a výstup. Hráč sice řídil tanky pohybující se po mapě rozdělené na šestiúhelníková políčka (což je v mnoha strategických hrách stále ještě standard), ovšem počítač pouze na textovou obrazovku vypisoval, kam se mají umístit a přesunout figurky tanků, podobně jako je tomu při popisu šachových partií v časopisech. Aby si hráč udělal představu o reálné pozici svých i protivníkových tanků, musel použít herní plán ze hry Panzer Leader prodávané společností Avalon Hill. Další zajímavostí bylo to, že počítačová AI (umělá inteligence) byla ve skutečnosti velmi hloupá, což se eliminovalo tím, že počítač měl k dispozici dvakrát tolik tanků (i tak se však nad ním dalo vyhrát).

Obrázek 4: Úvodní obrazovka hry Tanktics neoplývá žádnými převratnými grafickými ani zvukovými efekty.

Z výše uvedeného popisu by se mohlo zdát, že hra Tanktics byla velmi primitivní a že se jedná spíše o hříčku a nikoli o komerčně prodávanou aplikaci. Ve skutečnosti tomu tak nebylo, protože se ve hře rozpoznávaly různé druhy terénu ovlivňující pohyb i boj tanků. Hra taktéž brala do úvahy cesty zrychlující pohyb (později opět použito v mnoha jiných strategických hrách) a navíc, což je možná nejzajímavější, byly vlastnosti tanků na obou stranách bitevního pole odlišné, podobně jako ve skutečných tankových bitvách odehrávajících se na východní frontě. Kromě vlastních tanků se v herním světě objevovala i statická děla, ovšem další prvky (pěchota, letadla) už byly evidentně nad rámec možností tohoto BASICového programu. Nicméně právě na hře Tanktics se ukazuje jedna typická složka Crowfordových her: nutnost použití manuálu, minimalisticky pojaté uživatelské rozhraní, pomalá učící křivka (to je v ostrém kontrastu s většinou akčních her, které na osmibitové mikropočítače vznikly).

Obrázek 5: Průběh hry, kde je patrné, že se jedná o interaktivní systém typu dotaz-odpověď.

Obrázek 6: Konec jedné krátké bitvy.

Obrázek 7: Část zdrojového kódu, v němž se hlavní část programu dekóduje z řetězce a postupně překopíruje na správné místo v operační paměti.

3. Scram: simulace jaderné elektrárny

I druhá hra naprogramovaná Chrisem Crawfordem, o níž se v dnešním článku zmíníme, byla vyvinuta v programovacím jazyce BASIC. Tato hra se jmenuje Scram, resp. přesněji řečeno SCRAM, protože se původně jedná o zkratku termínu „Safety Control Rod Axe Man“ na počest obsluhy prvního člověkem sestrojeného jaderného reaktoru (samotná zkratka sice pravděpodobně vznikla až později, ale u jaderného reaktoru Enrica Fermiho skutečně jeden člen obsluhy měl v ruce hasičskou sekeru, kterou měl v případě závady automatiky přeseknout lano držící regulační kadmiové tyče).

Obrázek 8: Inicializace hry SCRAM.

Nicméně se vraťme ke hře Scram (ve Francii hra vyšla pod názvem Centrale Nucléaire). Tato hra je vlastně poměrně zdařilou simulací jaderné elektrárny, kde může hráč řídit jak samotný jaderný reaktor (vysouváním a zasouváním již zmíněných regulačních tyčí), tak i další prvky primárního i sekundárního okruhu (čerpadla, ventily). Cílem hry je udržet elektrárnu v chodu po co nejdelší dobu, vyrábět elektřinu a samozřejmě zabránit přehřátí reaktoru a jeho následnému roztavení (to bohužel není nijak efektně animováno :-).

Obrázek 9: Začátek hry SCRAM.

Už samotná simulace elektrárny je podle mého názoru poměrně zdařilá a v rámci možností jsou i výpočty teplot, tlaků, vyrobené energie atd. docela přesné, což je ostatně typické i pro některé další Crawfordovy hry. Do hry SCRAM je však přidána (celkem zbytečně) i „akční část“, protože v náhodně zvolených okamžicích dochází k zemětřesení a dalším pohromám, které mohou jadernou elektrárnu poškodit. Hráč pak musí do opravy poslat několik členů ze svého týmu, který se tak neustále zmenšuje.

Obrázek 9: Průběh hry SCRAM.

Hra SCRAM je tedy ve skutečnosti poměrně depresivní, protože hráč již dopředu ví, že vždycky prohraje a záleží jen na něm kdy (naproti tomu simulace typu SimCity či Transport Tycoon dávají hráči šanci hrát libovolně dlouho). Ke hře SCRAM byl dodáván i relativně podrobný manuál, kde jsou – jak je u Chrise Crawforda zvykem – popsány i některé interně prováděné výpočty, takže se jedná i o zdařilý učební materiál, i když samotnou hru si pravděpodobně přehrajete pouze několikrát.

Obrázek 10: Přehřívání, to už nestačím zastavit…

Obrázek 11: Roztavení jádra reaktoru.

Obrázek 12: SCRAM je naprogramován v BASICu a tedy i velmi snadno „vylistovatelný“.

Obrázek 13: Část originálního návodu ke hře SCRAM.

4. Eastern Front (1941)

Předchozí dvě hry sice v době svého vzniku přinesly některé zajímavé myšlenky, ovšem z technologického hlediska se jednalo spíše o podprůměrné aplikace. To se ovšem záhy změnilo, protože další počítačová hra již byla po technologické stránce dosti odlišná, a to mj. i z toho důvodu, že se Chris Crawford začal zabývat studiem možností osmibitových mikropočítačů Atari a zejména jejich grafického čipu ANTIC. Tyto své podrobné znalosti (o nichž ostatně začal psát odbornou literaturu) zužitkoval ve hře nazvané Eastern Front (1941), jež byla dokončena již v roce 1981.

Obrázek 14: Na začátku hry Eastern Front (1941) jsou bojující jednotky skutečně uspořádány ve frontové linii.

Jedná se o jednu z prvních válečných taktických her, která byla natolik komplexní, že mohla nahradit některé komerční taktické hry hrané na deskách s tužkou a papírem (na rozdíl od značně zjednodušené hry Tanktics popsané výše). Na druhou stranu se však nejedná o úplně první válečnou hru implementovanou na počítači, protože již v sedmdesátých letech vznikla hra Empire, které jsme se již v tomto seriálu věnovali. Eastern Front (1941) je tahová hra, jejíž děj se opět odehrává (jak čtenáři jistě uhodli) za druhé světové války na východní frontě, konkrétně na území, které se nachází přibližně mezi Varšavou a tehdejším Stalingradem. Hráč ovládá jednotky Wehrmachtu zobrazené bílou barvou a jeho úkolem je v maximálně čtyřiceti tazích prorazit obranou Rudé armády, jejíž jednotky jsou zobrazeny barvou růžovou (zajímavé je, že v této hře nelze prohodit strany, tj. ovládat Rudou armádu).

Obrázek 15: S využitím joysticku lze velmi snadno získat informace o každé bojové jednotce.

Každý tah, který ve hře představuje jeden týden reálného času, je rozdělen na dvě části – plánování pohybu vybraných bojových jednotek (pěší armády i mobilních složek, tj. hlavně tanků) a následně již plně automatizované provedení všech naplánovaných přesunů. Každá bojová jednotka si pamatuje až osm příkazů pro pohyb (ve čtyřech směrech), přičemž vlastní plánování dalšího pohybu se velmi jednoduše provádí joystickem. Protivník (AI) plánuje tah ve stejném okamžiku jako hráč, což je poměrně velký rozdíl v porovnání například se hrou Civilizace, v níž se jednotliví hráči střídali. Poněkud zjednodušeně řečeno je možné říci, že již v Eastern Front se objevují náznaky hry probíhající v reálném čase; tyto náznaky byly plně realizovány až v další hře Legionnaire popsané v dalším textu. Již v Eastern Front se objevují různé typy terénů, které ovlivňují pohyb jednotek. Dokonce je implementována i změna počasí v zimních měsících, což je ostatně patrné i ze screenshotů zobrazených v této kapitole i v kapitole navazující (podobně jako tomu bylo i v reálné historii, je pro Wehrmacht nejtěžší překonat první zimní období, kdy jsou obránci ve výhodě).

Obrázek 16: Plánování pohybu vybrané bojové jednotky.

V mnoha ohledech je možné Eastern Front (1941) považovat za druhý díl ve druhé kapitole popsané hry Tanktics, ovšem s tím rozdílem, že je mapa herního světa rozdělena na čtvercové buňky a nikoli na buňky šestiúhelníkové (to zjednodušilo jak ovládání, tak pravděpodobně i algoritmy používané AI). Hra je taktéž poněkud spravedlivější, protože protivník ovládaný počítačem již nemá tak zdrcující početní převahu, jako ve hře Tanktics. Ukazuje se však, že hlavním důvodem úspěchu hry Eastern Front (1941) (existují hráči, kteří si tuto hru spouští i dnes!) je její uživatelské rozhraní zmíněné v následující kapitole.

Obrázek 17: Začátek zimy ve hře Eastern Front (1941).

5. Programátorské triky použité ve hře Eastern Front (1941)

Ve hře Eastern Front Chris Crawford používá hned několika zajímavých programátorských triků, které mimochodem popsal v několika svých článcích. Prvním z těchto triků je nápadité využití možností programovatelného čipu ANTIC (Alpha-Numeric Television Interface Circuit) použitého v osmibitových domácích počítačích Atari pro zobrazování grafiky. Celý herní svět je totiž reprezentován jedním velkým textovým dvourozměrným polem, z něhož je na obrazovce viditelný pouze menší výřez (zhruba jedna devítina), který zcela plynule scrolluje společně s tím, jak hráč přesouvá kurzor joysticku. Pro mapu herního světa tudíž není nutné rezervovat žádnou další paměť (vše je uloženo pouze v obrazové paměti, která může být v osmibitových domácích mikropočítačích Atari umístěna prakticky kdekoli v rozmezí adresového prostoru 64 kilobajtů) a vlastní jemný scrolling je proveden pouze zápisem do čtyř řídicích registrů bez nutnosti přesunu obrazových dat. Tento trik, později použitý u mnoha dalších her (Boulder Dash, …), Crawford popsal i v několika již zmíněných tutoriálech.

Obrázek 18: V průběhu zimy ve hře Eastern Front (1941) zamrznou i řeky – to jsou velmi podrobně propracované detaily pro hru pocházející z roku 1981!

Další velmi povedený programátorský trik spočívá v implementovaném „multitaskingu“ založeném opět na technických možnostech počítačů Atari (zde konkrétně na takzvaném VBI – Vertical Blank Interrupt) – ve chvíli, kdy hráč plánuje pohyby svých jednotek, počítač taktéž „přemýšlí“ nad svými tahy. Řízení hry, tj. reakce na pohyb joysticku atd., se provádí pouze v několika stech strojových cyklech při zpětném běhu obrazového paprsku, zatímco hlavní čas procesoru je využit umělou inteligencí při plánování jejího dalšího tahu (naproti tomu čekání na reakce AI ve hře Civilization II je mnohdy až nepříjemně dlouhé, a to se používají čipy s výpočetním výkonem přesahujícím možnosti Atari o několik řádů). AI v Eastern Front (1941) preferuje vytvoření nepřerušované linie svých jednotek a teprve s menší prioritou jsou chráněna města (možná právě z tohoto důvodu lze hrát pouze za útočící stranu, protože algoritmy obrany mohou být implementačně jednodušší). Zajímavé je, že Chris Crawford uvolnil zdrojové kódy hry Eastern Front, takže se programátoři znalí assembleru procesorů MOS 6502 mohou podívat na všechny triky, které byly v této hře použity.

Obrázek 19: Další Crawfordovou hrou je Excalibur pocházející z roku 1984.

6. Legionnaire: jedna z prvních strategických her odehrávajících se v reálném čase

Počítačová hra Eastern Front (1941) zmíněná v předchozích dvou kapitolách je sice velmi zajímavá sama o sobě, ovšem my se o ní dnes zmiňujeme především z toho důvodu, že Chris Crawford použil mnoho myšlenek, které byly v Eastern Front implementovány, i ve své další populární hře nazvané Legionnaire. Hra Legionnaire, která byla vydána v roce 1982 (a to původně opět pro domácí osmibitové počítače Atari, jejichž možnosti znal Chris Crawford nejlépe), se již neodehrává v období druhé světové války, ale mnohem dříve – v období existence římského impéria, konkrétně v době vlády Caesara (přesné datum však není nikde specifikováno).

Obrázek 20: Úvodní obrazovka hry Legionnaire.

Ve hře Legionnaire může hráč (a částečně i počítačem řízený protivník) ovládat tři typy bojových jednotek – pěší vojsko reprezentované na mapě herního světa mečem, jezdce na koních (na mapě se jedná o ikonu šachového jezdce) a konečně Césarovu osobní armádu (gardu), která je na mapě herního světa zobrazena jako ikona orla. Tato ikona sice na obrazovce není moc rozeznatelná, ale jedná se o informaci získanou z manuálu :-) – viz též screenshot číslo 22.

Obrázek 21: Nastavení parametrů nové hry.

Zatímco hráč ovládá římské legie, řídí počítač (přesněji řečeno AI) jednu nebo více armád barbarů. Armády obou protivníků jsou do herního světa umístěny na náhodnou pozici, což je velký rozdíl oproti Eastern Front, v níž je role náhody do značné míry eliminována (především na začátku hry). Samotný princip hry Legionnaire se ovšem v ostatních směrech vlastně příliš neliší od Eastern Front (1942), protože i zde je možné s využitím joysticku naplánovat každé bojové jednotce její pohyb reprezentovaný na mapě herního světa šipkami (ty se zobrazí pouze ve chvíli výběru jednotky joystickem).

Obrázek 22: Bojové jednotky ovládané hráčem.

Jeden velký rozdíl mezi Eastern Front a Legionnaire nalezneme: zatímco ve hře Eastern Front následovala po každém naplánování pohybu všech hráčových bojových jednotek automaticky prováděná „bojová fáze“, je ve hře Legionnaire systém tahů zcela odstraněn a vše probíhá v reálném čase. Ikona každé jednotky je pravidelně nahrazována šipkou ukazující směr pohybu této jednotky (pohyb je možný pouze čtyřmi směry), protože kvůli použití textového režimu pro zobrazení herního světa nebyl umožněn plynulý pohyb jednotek ve stylu, který známe například ze hry Dune II či Warcraft. Jakmile uplyne dostatečný čas k tomu, aby se jednotka přesunula na sousední políčko, dojde k jejímu okamžitému přeskoku a nikoli k plynulému pohybu.

Obrázek 23: Našli jsme čtyři pěší jednotky barbarů.

Taktéž nebylo možné přímo ukázat na políčko, kam se měla bojová jednotka přenést, ale bylo nutné naplánovat její pohyb políčko po políčku. I přes tato dvě omezení je hra Legionnaire považována za jednu z prvních (ne-li vůbec první) taktickou hru probíhající v reálném čase, neboli RTT (Real Time Tactics game). I v Legionnaire najdeme různé typy terénů ovlivňujících rychlost pohybu jednotek i jejich bojové vlastnosti. Na závěr je nutné říci, že se jednalo o čistě taktickou hru, jejíž hlavním cílem bylo umístit jednotky na správné místo ve správném čase, ovšem strategická část ve skutečnosti zcela chyběla – neexistovala zda například města, kde by bylo možné stavět nové jednotky, (pochopitelně) neexistoval ani koncept „technology tree“ atd.

Obrázek 24: Průběh bitvy v reálném čase.

Obrázek 25: Obě soupeřící armády se k sobě přibližují.

Obrázek 26: Obě soupeřící armády se k sobě přibližují.

Obrázek 27: Další průběh bitvy.

Obrázek 28: Kopcovitý terén hry zobrazený formou vrstevnic.

7. Balance of Power

„You have ignited a nuclear war. And no, there is no animated display of a mushroom cloud with parts of bodies flying through the air. We do not reward failure.“

Konečně se dostáváme k neslavnější hře naprogramované Chrisem Crawfordem a vydané pro mikropočítače Apple II, Macintosh, IBM PC s Windows 1.x/2.x, Atari ST a Amigu. Tato hra pochází z roku 1985 a jmenuje se Balance of Power. Rok vzniku je důležitý, protože se hra Balance of Power odehrává v období studené války a taktéž se studené války a s ní související globální politiky týká. Pokud by se děj hry týkal jiného dějinného období, nebyla by pravděpodobně tak populární, protože by se přímo nedotýkala reálného života hráčů (a už vůbec by se jí nezabývaly takové časopisy, jakým je například New York Times). Ve hře Balance of Power si hráč může na začátku zvolit, zda jeho alter egem bude prezident USA nebo generální tajemník SSSR. Po výběru jedné ze soupeřících stran tehdejšího (vlastně docela přehledného :-) bipolárního světa má hráč za úkol řídit svou zemi takovým způsobem, aby nedošlo ke globální válce, která by skončila vzájemným útokem jadernými zbraněmi.

Obrázek 29: Úvodní informace o druhé verzi hry Balance of Power.

Zatímco se však například ve hře Civilization mohl hráč uchýlit k použití čistě mírových kroků, v Balance of Power tuto možnost nemá, protože je tato hra velmi realistická, dokonce tak realistická, že ji někteří recenzenti označili za cynickou. Hráč je sice nucen druhou stranu do jisté míry provokovat, vytvářet lokální konflikty atd., ale nesmí ji zatlačit do kouta, kdy již protivníkovi nezbude nic jiného, než zahájit jadernou válku. Jak jsme si již řekli v předchozím odstavci, díky dobrému načasování a taktéž realističnosti se Balance of Power těšila velkému zájmu hráčů, i když se jedná o velmi složitou aplikaci založenou na komplikovaných propočtech (ty Chris zmiňuje ve své knize nazvané pro změnu taktéž Balance of Power).

Obrázek 30: Minimalisticky pojatá černobílá grafika.

Úspěch této hry nám ostatně mnohé vypovídá i o tom, jak se od roku 1985 změnili vlastní hráči: Balance of Power s primitivní černobílou grafikou (viz přiložené screenshoty) a bez jakéhokoli multimediálního podkladu by dnes s velkou pravděpodobností zcela zapadla. Zajímavé je, že se tato hra prý používala i při výuce politologie.

Obrázek 31: Začátek nové hry.

Obrázek 32: Politická mapa světa.

Obrázek 33: Politická mapa světa.

8. Balance of Power : The 1990 Edition

V roce 1990, tj. přibližně pět let po vydání originální verze hry Balance of Power, vyšlo druhé vydání pojmenované jednoduše Balance of Power: The 1990 Edition. Tato druhá verze byla vydána na pět typů počítačů: Apple IIGS, Amiga, Atari ST, Macintosh a IBM PC s Windows 2.x/3.x. Možná i z toho důvodu, že grafické možnosti těchto počítačů byly mnohdy dosti rozdílné, si i hra pocházející z roku 1990 zachovává minimalisticky pojaté grafické uživatelské rozhraní, kdy se celá hra ovládá jen z hlavního menu a přibližně tří nebo čtyř jednoduchých dialogů. Do hry byly přidány další země, hráč se mohl zeptat na názor svých poradců (podobně jako například ve slavné hře Civilization) a navíc měl hráč i poněkud větší rozhodovací pravomoci například při vyhlášení války apod. Nicméně se současně jednalo i o poslední „klasickou“ hru z této řady, protože s koncem studené války zájem o tento typ her opadl (a vydání nových her podobných typů možná zabraňuje snaha o politickou korektnost, protože svět již není čistě bipolární).