De ce să ne jucăm?
2: Industrie și tehnologie
În articolul precedent din această miniserie, am făcut o trecere rapidă prin istoria jocurilor, înțelese general, ca activități sociale, intelectuale, economice și nu în ultimul rînd, educaționale. Nu ar trebui să surprindă pe nimeni că, odată cu dezvoltarea tehnologiei și pătrunderea computerelor, apoi a diverselor dispozitive automate și inteligente în viețile nostre, jocurile au trecut la nivelul următor, către desfășurarea virtuală. Însă ceea ce surprinde, totuși, e faptul că jocurile nu au fost pur și simplu digitalizate, așa cum s-a întîmplat, de pildă, cu muzica ori cu cărțile, astfel încît să avem un mod alternativ de a consuma același tip de conținut. Industria jocurilor video — căci dezvoltarea din ultimele decenii chiar ne îndreptățește să o denumim astfel — a impulsionat multe tehnologii să avanseze în direcții pe care altfel le-ar fi abordat mai greu sau poate niciodată. Mai merită menționat că, din punct de vedere economic, jocurile video sînt, în zilele noastre, una dintre cele mai importante industrii de divertisment la nivel mondial, aflîndu-se pe poziția a doua, doar în spatele televiziunii. În plus, perspectivele nu sînt promițătoare pentru televiziune, dată fiind mutarea către Internet a mai multor publicații, în timp ce jocurile video experimentează mereu cu direcții noi, precum realitatea virtuală sau augmentată.
Înainte de a intra în mai multe detalii, facem o precizare generală despre intențiile acestei miniserii. Dacă urmăriți activitatea Poligon Educational, cu siguranță știți că sîntem interesați de cît mai multe metode didactice moderne și urmărim aplicații ale științelor în mai multe discipline, precum și diverse legături între acestea. Sîntem conștienți de faptul că, în zilele noastre și nu numai, jocurile în general și jocurile video în particular au o reputație nu tocmai de lăudat, însă onestitatea academică și adevărul, pînă la urmă, arată că, așa cum se întîmplă în multe situații, există exemple singulare negative care ies în prim-plan și din cauza cărora o întreagă categorie de produse ori servicii au de suferit. Așadar, nu sîntem străini de pericolele pe care le conțin jocurile video din anumite categorii, mai ales pentru copii și nu mai vorbim despre jocurile de noroc ascunse în spatele unor jocuri video obișnuite. Nu negăm existența acestor probleme sau nu vrem să arătăm că ea nu există. Însă îndemnul principal pe care îl adresăm este să înțelegem cu toții că lumea jocurilor video este atît de complexă și de amplă, încît cu siguranță se pot găsi exemple deosebite, folosite cu scopuri dacă nu nobile, atunci măcar utile. În plus, dezvoltarea lor a devenit un proces atît de complex, încît folosește neașteptat de multe elemente științifice, artistice și tehnologice — elemente despre care vom vorbi, într-o oarecare măsură.
Pe scurt, deci: nu ignorăm reputația negativă meritată și pericolele pe care le au jocurile de o anumită factură. Însă totodată, vă îndemnăm pe fiecare dintre dumneavoastră să fiți la fel de curioși și de deschiși pentru a afla despre celelalte (tipuri de) jocuri, de la care avem foarte multe de învățat.
Primele jocuri video au apărut în anii 1950, concepute chiar de inginerii care lucrau la primele computere. Dată fiind starea tehnologiei din perioada respectivă — de exemplu, faptul că ecranele aveau o densitate foarte mică de pixeli și nu se putea vorbi de interfață grafică, ci doar de interacțiune prin text —, unul dintre primele jocuri apărute a fost „X și 0“ (tic-tac-toe, în engleză). El a fost urmat de un joc destul de sofisticat: Spacewar!, dezvoltat în 1962 și considerat primul joc video din istorie care a fost și distribuit mai multor jucători. Asemenea jocului cu avioane sau nave pe hîrtie pe care îl cunoaștem, doi jucători își plasează cîte o navetă spațială pe un ecran, iar obiectivul este ca unul dintre jucători să lovească și să distrugă nava adversă. Însă modul în care funcționează atacul este surprinzător de sofisticat. Traiectoriile proiectilelor pe care le lansează fiecare dintre cele două nave combatante sînt dictate de funcții matematice, pe care jucătorii le controlează din puținele butoane și potențiometre pe care le aveau computerele din vremea aceea, dar și de un cîmp gravitațional simulat pe întreaga suprafață de bătălie. Pe scurt, un jucător alege cîțiva parametri în funcție de care își lansează atacul, iar apoi, proiectilul se deplasează ținînd cont de acei parametri și de gravitația simulată în spațiu.
Merită menționat, însă, că nu utilizarea formulelor matematice sofisticate pentru deplasarea proiectilului este principala inovație aici. Computerele au fost mereu bune pentru calcule rapide și complicate și nu este o surpriză nici faptul că inginerii s-au gîndit să folosească formule de fizică în implementarea jocului. Este remarcabil faptul că jocul a fost programat să evolueze în timp. Afișajul pe un ecran era, în mare parte, static: textul scris nu se modifica, decît atunci cînd programatorul ștergea sau rescria. Însă modificarea, actualizarea afișajului în timp și automat a fost începutul graficii pe computer, denumită astăzi grafică în timp real (real time graphics).
Interfețele grafice au început să le înlocuiască pe cele exclusiv textuale în anii 1970, prin inițiative ale unor angajați Xerox. Ulterior, acestea și-au făcut apariția și în cele două mari sisteme de operare, Windows și macOS (precusorii lor de la vremea respectivă, mai precis). Odată cu acest lucru, programatorii și inginerii au început să țină cont de interacțiunea umană și să facă lucrurile de pe ecran să arate cît mai sugestiv. Deși cu siguranță este contrar așteptărilor, nu este deloc simplu să programezi afișarea pe ecran chiar a formelor regulate, precum triunghiuri, pătrate, cercuri — nu mai vorbim de cele aparent tridimensionale. Dar, de îndată ce s-au dezvoltat și primele programe software pentru design și proiectare (primul software de proiectare, precursorul AutoCAD-ului de astăzi, a apărut în anii 1960, ca teză de doctorat la MIT), atenția la afișajul grafic a fost tot mai importantă.
Evoluția jocurilor video, însă, nu se confundă cu cea a evoluției graficii computerizate, deși este un element important. Astăzi, echipele de specialiști care lucrează la studiourile care dezvoltă jocuri video sînt cît se poate de diverse, cu roluri la fel de importante. De la artiști, care realizează detaliile vizuale, mai întîi sub forma artei conceptuale, cînd aspectul personajelor încă nu este definitivat, pînă la scriitori, care lucrează la replicile personajelor sau ale naratorului, dar și designeri cu specializări precise: designer al nivelurilor jocului, designer al evoluției personajelor, designer al fluxului jocului propriu-zis și așa mai departe. Nu mai vorbim de ceilalți specialiști, care se ocupă de coloana sonoră și efectele audio, plus, bineînțeles, programatorii și dezvoltatorii care implementează fizica și matematica într-un mod nu neapărat realist, cît consecvent stilului jocului propus.
Nu toate jocurile urmăresc realismul, cît imersiunea și escapismul. Altfel spus, au ca scop să creeze o lume proprie, credibilă în logica și conceptele definite chiar de jocul însuși, în care jucătorul să se poată scufunda, ca o realitate alternativă pe durata sesiunii de joc. De aceea, înainte chiar de utilizarea tehnologiilor precum realitatea virtuală și cea augmentată, au apărut tehnologii diverse care să ajute. Nimic nu salvează un design al personajelor, al dialogului sau un aspect vizual care nu este coerent cu lumea pe care jocul o ilustrează, dar design-ul audio joacă un rol foarte important. În acest sens, unele jocuri folosesc tehnologii similare celor de surround din industria cinematografică, prin care jucătorul să se simtă mereu în mijlocul acțiunii, și din punct de vedere auditiv. Există dispozitive de urmărire a mișcărilor capului, prin care sunetul se poate adapta poziției fizice a jucătorului, astfel încît să îl urmărească într-un mod credibil.
E drept, astfel de tehnologii s-au dezvoltat mai întîi în industria cinematografică, însă jocurile au contribuit și ele, uneori chiar exclusiv, în progresul tehnologiei digitale. De exemplu, în zilele noastre, spațiul de stocare utilizat de jocuri le face unele dintre cele mai mari consumatoare de resurse dintr-un computer sau consolă. De aceea, fără tehnici inovatoare de optimizare, ele ar fi foarte greu accesibile unor computere de dotări medii.
Personajul-jucător se deplasează într-o lume care se schimbă permanent. Dacă urmăriți o prezentare tehnică, fie din partea unei companii dezvoltatoare de jocuri (precum cele de la GDC), fie a unui producător de plăci video, veți întîlni de multe ori expresia real-time, adică „în timp real“. În primii ani ai istoriei jocurilor, multe din elementele grafice (și nu numai) erau pregătite în avans și doar afișate atunci cînd personajul-jucător le întîlnea. Acest lucru nu înseamnă neapărat că jocul era complet determinist, adică nu rămînea loc de surprize sau de decizii care să influențeze desfășurarea lui. Cîștigul principal era unul de resurse, pentru că, dacă elementele grafice erau deja pregătite, puterea de calcul necesară era doar pentru a le afișa. Astăzi, însă, multe tehnologii care afișează în timp real detalii grafice sau de fizică și, chiar dacă necesită o putere de calcul mult mai mare, realismul este cu mult îmbunătățit. Motivul principal este că elementele respective se vor genera pe loc, ținînd cont de coordonatele precise unde se află personajul-jucător și alte date care ar putea influența aspectul vizual sau alte elemente de fizică. Dacă, de pildă, un model tridimensional preparat în avans fusese obținut în anumite condiții de luminozitate și afișat dintr-un anume unghi de vedere, sînt șanse foarte mici ca personajul-jucător să se afle exact în aceeași situație de fiecare dată cînd întîlnește modelul respectiv. Astfel că aspectul era mereu același deși, în realitate, diferențele ar fi trebuit să existe.
Unul dintre cele mai importante și, totodată, actuale exemple este așa-numita tehnologie de ray tracing, i.e. trasarea razelor (de lumină). Uitați-vă la cele mai recente prezentări de echipamente de la Apple, Nvidia, Intel sau AMD și veți afla despre capacitățile de utilizare a acestei tehnologii în timp real. Algoritmul matematic după care funcționează această metodă grafică este surprinzător de simplă și există încă din anii 70-80, însă, din motive de putere de calcul, a fost imposibil de implementat. Ideea ingenioasă este aceasta: în loc să se calculeze drumul razelor de lumină așa cum se întîmplă în realitate — adică de la sursa de lumină pînă la obiecte și mai departe, către observator —, metoda ray tracing funcționează invers: pornește de la observator către obiectele pe care le întîlnește cu privirea și pînă la sursa de lumină, dacă este posibil. Astfel, se ține cont doar de obiectele cu adevărat vizibile și doar acelea sînt redate cît mai fidel. Totodată, se iau în considerare și proprietăți optice relevante: dacă suprafața obiectelor este reflectătoare, mată sau absorbantă, culorile, materialul din care este alcătuită, coeficienți de transmisie și absorbție ș.a.m.d. Mai mult, implementarea în timp real a procedurii înseamnă că toate calculele se refac atunci cînd personajul-jucător se mută sau apare o altă schimbare în scenă (e.g. se deplasează un obiect).
Multe dintre tehnologiile strict necesare dezvoltării jocurilor se bazează pe elemente avansate de matematică și de fizică, fie că urmăresc un stil realist sau nu. Abia am deschis discuția prin metoda ray tracing, iar exemplele pot continua. Simularea materialelor moi sau a firelor de păr sînt alte cazuri care pun dificultăți serioase. De pildă, există o companie care se ocupă exclusiv de simularea realistă a firelor de păr (Hair Farm, cofondată de un profesor de la Universitatea din Utah, specializat în simulare grafică, Cem Yuksel). Un alt exemplu remarcabil este cel al jocurilor din seria Batman: Arkham, care au fost premiate pentru modul realist în care au simulat comportamentul pelerinei supereroului.
Este clar că tehnologia folosită în industria jocului nu se limitează la aplicații în acest domeniu. Elementele de grafică (bidimensională sau tridimensională, realistă sau artistică) sînt în prim-plan în foarte multe cazuri, precum robotica, simulările de laborator, proiectarea arhitecturală de tip CAD ș.a.m.d.. La fel este cazul și cu elementele de fizică, fie că vorbim despre mecanică sau optică. Dar, ținînd cont de numărul de utilizatori, industria jocurilor putem spune că a condus principalele dezvoltări în acest domeniu. În ultimii ani, însă, de cînd inteligența artificială și criptomonedele sînt tot mai bine dezvoltate, diverse tehnologii de calcul paralel folosind plăcile grafice s-au suprapus cu aplicațiile în grafică precum cele din jocuri. Așa se face că, de exemplu, marii producători, ca Nvidia și AMD, au decis să modifice intenționat arhitectura plăcilor grafice foarte puternice astfel încît să nu poată fi folosite pentru criptomonede.
Nu doar aplicațiile grafice au fost influențate de industria jocurilor. Popularitatea le-a făcut medii perfecte pentru distribuirea virușilor și a altor aplicații dăunătoare. În plus, le-a expus atît la atacuri care să permită, practic, furtul (cu siguranță ați auzit sau poate chiar ați folosit măcar o dată aplicații de tip crack sau key generator), cît și la exploatări împotriva termenilor și condițiilor de utilizare (cheat-uri). Iar rezolvarea acestor probleme a adus contribuții semnificative în domenii precum securitatea cibernetică.
În concluzie, jocurile în general și jocurile video în particular au dat startul unor dezvoltări tehnologice greu de ignorat. În același timp, echipele care lucrează la dezvoltarea jocurilor video au ajuns extrem de complexe, iar sarcinile de lucru merg de la artă clasică, la matematică și fizică și la sarcini complexe de inginerie și programare. Abia dacă putem spune că am deschis unele subiecte aici, dar am vrut să dăm cîteva detalii tehnice concrete, care să arate că, deși se încadrează în industria divertismentului, jocurile video sînt aplicații complexe, de care se ocupă unii dintre cei mai bine pregătiți programatori și artiști, care folosesc elemente avansate de matematică și fizică, printre altele. În plus, există multe exemple cînd studiourile de dezvoltare a jocurilor au colaborat cu specialiști în alte domenii, cu scopul de a adăuga realism și autenticitate.
În articolul următor, vom da cîteva exemple concrete de jocuri care considerăm că merită jucate și studiate cu atenție și vă vom explica de ce sîntem de această părere.