Изометрическая графика видеоигр

редактировать
«Изометрическая графика» перенаправляется сюда. Общие сведения об изометрической проекции см. В разделе Изометрическая проекция.

Изометрический видео игровая графика является графикой, используемой в видеоиграх и пиксельной графике, которые используют параллельную проекцию, но какой угол зрения, чтобы выявить аспекты окружающей среды, которые в противном случае не может быть видны из перспективных сверху вниз или сбоку, в результате чего получает три -размерный эффект. Несмотря на название, изометрическая компьютерная графика не обязательно является истинно изометрической - т.е. оси x, y и z не обязательно ориентированы под углом 120 ° друг к другу. Вместо этого используются различные углы, наиболее распространенными являются диметрическая проекция и соотношение пикселей 2: 1. Термины «3/4 перспектива», «3/4 вид», « 2.5D » и «псевдо 3D» также иногда используются, хотя эти термины могут иметь несколько иное значение в других контекстах.

Когда-то распространенная изометрическая проекция стала менее распространенной с появлением более мощных систем трехмерной графики, а по мере того, как видеоигры стали больше сосредотачиваться на действиях и отдельных персонажах. Однако видеоигры, использующие изометрическую проекцию, особенно компьютерные ролевые игры, в последние годы возродились в среде инди-игр.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Обзор
    • 1.1 Преимущества
    • 1.2 Недостатки
    • 1.3 Отличия от "истинной" изометрической проекции
  • 2 История изометрических видеоигр
    • 2,1 1980-х годов
    • 2.2 1990-е годы
    • 2.3 Infinity Engine
    • 2.4 Кикстартер
    • 2.5 Использование связанных прогнозов и методов
  • 3 Экран привязки к мировым координатам
  • 4 Примеры
    • 4.1 Диметрическая проекция
    • 4.2 Косая проекция
    • 4.3 Перспективная проекция
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Обзор

Преимущества

Соответствующие углы поворота 3D-камеры для истинной изометрической проекции (слева) и формы диметрической проекции, обычно встречающейся в видеоиграх и пиксельной графике (справа). Выражение arctan (sin (45 °)) равно ≈35,264 °. Изометрический куб Истинный изометрический рисунок куба. Обратите внимание на углы в 120 °, разделяющие оси x, y и z, а также на одинаковую длину каждого из ребер куба. Выражение arctan (sin (≈35,264 °)) или arctan (sin (arctan (sin (45 °)))) равно 30 ° и образует соотношение пикселей ≈1,732: 1. Диметрический куб Форма диметрической проекции, обычно используемая в видеоиграх и пиксельной графике. Только два из углов, разделяющих оси x, y и z, одинаковы, и только некоторые длины ребер куба равны. Выражение arctan (sin (30 °)) равно ≈26,565 ° и образует соотношение пикселей 2: 1.

Хорошо выполненная изометрическая система никогда не должна заставлять игрока думать о камере. Вы должны уметь быстро и интуитивно перемещать вид к тому, на что вам нужно смотреть, и никогда не учитывать механику камеры. Попытка запустить полно-трехмерную камеру во время тактического боя в реальном времени наверняка вызовет пожар шлема у новых игроков, поскольку они быстро подавляются механикой.

Трент Остер, соучредитель BioWare и основатель Beamdog

В области компьютерных и видеоигр, а также в области пиксельной графики эта техника стала популярной из-за легкости, с которой можно сделать 2D - графику на основе спрайтов и плиток для представления трехмерных игровых сред. Поскольку параллельно проецируемые объекты не изменяются в размере при перемещении по области, компьютеру нет необходимости масштабировать спрайты или выполнять сложные вычисления, необходимые для имитации визуальной перспективы. Это позволило 8-битным и 16-битным игровым системам (а в последнее время - портативным и мобильным системам) быстро и легко отображать большие игровые области. И хотя проблемы с глубиной параллельной проекции иногда могут быть проблемой, хорошая игра и дизайн уровней могут решить эту проблему.

Кроме того, хотя это не ограничивается строго изометрической графикой видеоигр, предварительно визуализированная двумерная графика может обладать более высокой точностью и использовать более продвинутые графические методы, чем это может быть возможно на общедоступном компьютерном оборудовании, даже с трехмерным аппаратным ускорением. Подобно современной CGI, используемой в кинофильмах, графики могут быть оказаны один раз на мощный супер - ЭВМ или визуализации фермы, а затем отображается много раз на менее мощных аппаратных средств потребительского, например, на телевизоры, планшетные компьютеры и смартфоны. Это означает, что статическая предварительно визуализированная изометрическая графика часто выглядит лучше по сравнению с ее современными аналогами, визуализируемыми в реальном времени, и со временем может стареть лучше, чем их аналоги. Однако сегодня это преимущество может быть менее выражено, чем было в прошлом, поскольку развитие графических технологий уравновешивает или дает убывающую отдачу, а текущие уровни графической точности становятся «достаточно хорошими» для многих людей.

Наконец, использование изометрической или почти изометрической перспективы в видеоиграх дает также преимущества игрового процесса. Например, по сравнению с чисто нисходящей игрой, они добавляют третье измерение, открывая новые возможности для прицеливания и платформера. Во-вторых, по сравнению с видеоиграми от первого или третьего лица, они позволяют вам более легко выставлять и контролировать большое количество юнитов, например, полную группу персонажей в компьютерной ролевой игре или армию миньонов в стратегическая игра в реальном времени. Кроме того, они могут облегчить ситуации, когда игрок может отвлекаться от основной механики игры из- за необходимости постоянно управлять громоздкой 3D-камерой. То есть игрок может сосредоточиться на самой игре, а не на манипулировании игровой камерой.

В настоящее время возрождение изометрической проекции является не просто источником ностальгии, а результатом реальных, ощутимых преимуществ дизайна.

Недостатки

Некоторые недостатки предварительно оказанные изометрической графики, что, как разрешение дисплея и соотношение сторон отображений продолжают развиваться, статические 2D изображения должны быть повторно вынесен каждый раз, когда для того, чтобы идти в ногу, или потенциально страдают от последствий пикселизации и требуют анти -алиазинг. Однако повторный рендеринг игровой графики не всегда возможен; как это имело место в 2012 году, когда Beamdog переделал BioWare «S Бальдура Gate (1998). Beamdog не хватало оригинальных художественных ресурсов разработчиков (исходные данные были потеряны в результате наводнения) и выбрал простое масштабирование 2D-графики с «сглаживанием» без повторного рендеринга игровых спрайтов. Результатом была некоторая «нечеткость» или отсутствие «четкости» по сравнению с графикой оригинальной игры. Однако это не влияет на полигональные изометрические видеоигры, визуализируемые в реальном времени, поскольку для сравнения изменение их разрешения экрана или соотношения сторон тривиально.

Отличия от «истинной» изометрической проекции

Проекция, обычно используемая в видеоиграх, немного отличается от «истинной» изометрии из-за ограничений растровой графики. Линии в направлениях x и y не будут следовать аккуратному пиксельному узору, если они нарисованы под требуемыми 30 ° к горизонтали. В то время как современные компьютеры могут устранить эту проблему с помощью сглаживания, более ранняя компьютерная графика не поддерживала достаточное количество цветов или не обладала достаточной мощностью процессора для этого. Вместо этого для рисования осей x и y будет использоваться соотношение пикселей 2: 1, в результате чего эти оси будут следовать под углом ≈26,565 ° ( arctan (sin (30 °))) к горизонтали. (Игровые системы, в которых не используются квадратные пиксели, могут, однако, давать разные углы, в том числе «истинные» изометрические.) Таким образом, эту форму проекции более точно описать как разновидность диметрической проекции, поскольку только два из трех углов между оси равны между собой, т.е. (≈116,565 °, ≈116,565 °, ≈126,870 °).

История изометрических видеоигр

В то время как история видеоигр знала некоторые трехмерные игры еще в 1970-х годах, первыми видеоиграми, в которых использовался особый визуальный стиль изометрической проекции в описанном выше значении, были аркадные игры в начале 1980-х годов.

1980-е

Использование изометрической графики в видеоиграх началось с появлением Восточных данных «s DECO Кассетных систем аркады Острова сокровищ, выпущенным в Японии в сентябре 1981 года, но он не был выпущен на международном уровне до июня 1982 года Первой изометрической игры будет выпущен на международном уровне была Sega «S Zaxxon, который был значительно более популярным и влиятельным; он был выпущен в Японии в декабре 1981 года, а в мире - в апреле 1982 года. Zaxxon - это изометрический шутер, в котором игрок летает на космическом самолете по уровням с прокруткой. Это также одна из первых видеоигр, в которой отображаются тени.

Еще одна ранняя изометрическая игра - Q * bert. Уоррен Дэвис и Джефф Ли начали программировать концепцию примерно в апреле 1982 года, производство игры началось летом, а затем было выпущено в октябре или ноябре 1982 года. Q * bert показывает статическую пирамиду в изометрической перспективе, где игрок управляет персонажем, который может прыгать по пирамиде.

В следующем году, в феврале 1983 года, была выпущена изометрическая аркадная игра- платформер Congo Bongo, работающая на том же оборудовании, что и Zaxxon. Это позволяет персонажу игрока перемещаться по большим изометрическим уровням, включая истинное трехмерное лазание и падение. То же самое возможно в аркадной игре Marble Madness, выпущенной в 1984 году.

2D (слева) и 3D (справа) координаты типичного диметрического спрайта видеоигры

В 1983 году изометрические игры больше не были эксклюзивными для аркадного рынка, а также вошли в домашние компьютеры с выпуском Blue Max для 8-битного семейства Atari и Ant Attack для ZX Spectrum. В Ant Attack игрок мог двигаться вперед в любом направлении прокрутки, предлагая полное свободное движение, а не фиксированное на одной оси, как в Zaxxon. Виды также можно было изменять вокруг оси 90 градусов. Журнал ZX Crash впоследствии наградил его 100% в категории графики за эту новую технику, известную как «Soft Solid 3-D».

Годом позже на ZX Spectrum вышла Knight Lore, которая обычно считается революционной игрой, определившей последующий жанр изометрических приключенческих игр. По словам исследователя Яна Крикке, вслед за Knight Lore многие изометрические названия были замечены на домашних компьютерах - до такой степени, что когда-то считалось вторым по популярности клонируемым программным обеспечением после WordStar. Другими примерами из них были Highway Encounter (1985), Batman (1986), Head Over Heels (1987) и La Abadía del Crimen (1987). Однако изометрическая перспектива не ограничивалась аркадными / приключенческими играми; например, в стратегической игре 1989 года Populous использовалась изометрическая перспектива.

1990-е годы

Пиксель арт Телевизор, нарисованный почти изометрической пиксельной графикой 2: 1. (Увеличено, чтобы показать структуру пикселей.) Рендеринг сцены, имитирующей перспективу Fallout 2 3D рендеринг имитируя Видеоигра Fallout ' использование х триметрической проекции и гексагональной сетки

На протяжении 1990-х годов в нескольких успешных играх, таких как Syndicate (1993), SimCity 2000 (1994), Civilization II (1996), X-COM (1994) и Diablo (1996), использовалась фиксированная изометрическая перспектива. Но с появлением 3D-ускорения на персональных компьютерах и игровых консолях игры, ранее использовавшие 2D-перспективу, как правило, вместо этого начали переключаться на истинное 3D (и перспективную проекцию ). Это можно увидеть в преемниках вышеупомянутых игр: например, SimCity (2013), Civilization VI (2016), XCOM: Enemy Unknown (2012) и Diablo III (2012) используют трехмерную полигональную графику; и хотя в Diablo II (2000) использовалась двумерная перспектива с фиксированной перспективой, как и в его предшественнике, она дополнительно позволяла масштабировать спрайты на расстоянии в перспективе, чтобы придать им «псевдо-трехмерный» вид.

Также в 1990-х годах изометрическая графика начала использоваться в японских ролевых видеоиграх (JRPG) на консольных системах, особенно в тактических ролевых играх, многие из которых до сих пор используют изометрическую графику. Примеры включают Front Mission (1995), Tactics Ogre (1995) и Final Fantasy Tactics (1997) - в последнем из которых использовалась трехмерная графика для создания среды, в которой игрок мог свободно вращать камеру. Другие названия, такие как Vandal Hearts (1996) и Breath of Fire III (1997), тщательно имитировали изометрический или параллельный вид, но на самом деле использовали перспективную проекцию.

Бесконечный двигатель

Black Isle Studios и BioWare помогли популяризировать использование изометрической проекции в компьютерных ролевых играх в конце 1990-х - начале 2000-х годов. Эти студии использовали игровой движок Infinity Engine в нескольких своих играх, разработанных BioWare для Baldur's Gate (1998). Этот движок приобрел значительную популярность среди игроков, и с тех пор многие разработчики пытались имитировать и улучшать его различными способами. Сам Infinity Engine был также переработан и модернизирован Beamdog в рамках подготовки к Baldur's Gate: Enhanced Edition (2012), а также к их ремейкам нескольких других классических игр Infinity Engine.

В двух других играх от Black Isle Studios, Fallout (1997) и Fallout 2 (1998), использовалась триметрическая проекция.

Kickstarter

Изометрическая проекция приобрела неизменную актуальность в новом тысячелетии с выпуском на Kickstarter нескольких недавно финансируемых за счет краудфандинга ролевых игр. К ним относятся серия Shadowrun Returns (2013-2015) от Harebrained Schemes ; серии Pillars of Eternity (2015-2018) и Tyranny (2016) от Obsidian Entertainment ; и Torment: Tides of Numenera (2017) от inXile Entertainment. И Obsidian Entertainment, и inXile Entertainment наняли или были основаны бывшими участниками Black Isle Studios и Interplay Entertainment. Obsidian Entertainment, в частности, хотели «вернуть внешний вид игр Infinity Engine, таких как Baldur's Gate, Icewind Dale и Planescape: Torment ». Наконец, в последние годы с помощью Kickstarter было собрано краудфандинговое финансирование для нескольких псевдоизометрических 3D-ролевых игр, таких как Divinity: Original Sin (2014), Wasteland 2 (2014) и Dead State (2014). Однако эти игры отличаются от вышеперечисленных игр тем, что в них используется перспективная проекция вместо параллельной.

Использование связанных прогнозов и методов

Сравнение нескольких типов графической проекции. Среди видов 3/4 наличие одного или нескольких главных углов 90 ° часто является хорошим индикатором того, что используемая перспектива является наклонной проекцией.

Термин «изометрическая перспектива» часто неправильно применяется к любой игре с - обычно фиксированным - углом обзора сверху, который сначала кажется «изометрическим». К ним относятся вышеупомянутые видеоигры с диметрической проекцией ; игры, использующие триметрическую проекцию, такие как Fallout (1997) и SimCity 4 (2003); игры, использующие наклонную проекцию, такие как Ultima Online (1997) и Divine Divinity (2002); и игры, в которых используется комбинация перспективной проекции и вида с высоты птичьего полета, такие как Silent Storm (2003), Torchlight (2009) и Divinity: Original Sin (2014).

Кроме того, не все «изометрические» видеоигры полагаются исключительно на предварительно обработанные 2D-спрайты. Есть, например, игры, которые полностью используют полигональную трехмерную графику, но визуализируют ее с использованием параллельной проекции вместо перспективной, такие как Syndicate Wars (1996), Dungeon Keeper (1997) и Depths of Peril (2007); игры, в которых используется комбинация предварительно обработанных 2D-фонов и трехмерных моделей персонажей, отображаемых в реальном времени, такие как The Temple of Elemental Evil (2003) и Torment: Tides of Numenera (2017); и игры, в которых 3D-фоны, отрисованные в реальном времени, сочетаются с нарисованными от руки 2D-спрайтами персонажей, такие как Final Fantasy Tactics (1997) и Disgaea: Hour of Darkness (2003).

Одно из преимуществ наклонной проекции сверху вниз по сравнению с другими почти изометрическими перспективами состоит в том, что объекты более плотно вписываются в неперекрывающиеся квадратные графические плитки, тем самым потенциально устраняя необходимость в дополнительном Z-порядке в расчетах и ​​требуя меньшего количества пикселей.

Экран привязки к мировым координатам

Поиск мировых координат

Одна из наиболее распространенных проблем при программировании игр, использующих изометрические (или, скорее, диметрические) проекции, - это способность отображать события, происходящие на 2-й плоскости экрана, и фактическое местоположение в изометрическом пространстве, называемом мировым пространством. Типичный пример - выбор плитки, которая находится прямо под курсором, когда пользователь щелкает мышью. Один из таких методов заключается в использовании тех же матриц вращения, которые изначально создавали изометрический вид в обратном порядке, чтобы превратить точку в экранных координатах в точку, которая лежала бы на поверхности игрового поля до ее поворота. Затем мировые значения x и y могут быть вычислены путем деления на ширину и высоту плитки.

Другой способ, который требует меньших вычислительных затрат и может дать хорошие результаты, если метод вызывается для каждого кадра, основан на предположении, что квадратная доска была повернута на 45 градусов, а затем сжата до половины своей исходной высоты. Виртуальная сетка накладывается на проекцию, как показано на диаграмме, с осями virtual-x и virtual-y. Если щелкнуть любую плитку на центральной оси доски, где (x, y) = (tileMapWidth / 2, y), будет получено одно и то же значение плитки как для мира-x, так и для мира-y, которое в этом примере равно 3 (0 проиндексировано).. Выбор плитки, которая находится на одну позицию справа в виртуальной сетке, фактически перемещает на одну плитку меньше в мире-y и на одну плитку больше в мире-x. Это формула, которая вычисляет мир-x, беря виртуальный-y и добавляя виртуальный-x из центра доски. Точно так же world-y вычисляется путем взятия virtual-y и вычитания virtual-x. Эти вычисления производятся от центральной оси, как показано, поэтому результаты должны быть переведены на половину доски. Например, на языке программирования C:

float virtualTileX = screenx / virtualTileWidth; float virtualTileY = screeny / virtualTileHeight; // some display systems have their origin at the bottom left while the tile map at the top left, so we need to reverse y float inverseTileY = numberOfTilesInY - virtualTileY; float isoTileX = inverseTileY + (virtualTileX - numberOfTilesInX / 2); float isoTileY = inverseTileY - (virtualTileX - numberOfTilesInY / 2);

Поначалу этот метод может показаться нелогичным, поскольку берутся координаты виртуальной сетки, а не исходного изометрического мира, и нет однозначного соответствия между виртуальными и изометрическими плитками. Плитка в сетке будет содержать более одной изометрической плитки, и в зависимости от того, где по ней щелкнуть, она должна отображаться в разных координатах. Ключевым моментом в этом методе является то, что виртуальные координаты представляют собой числа с плавающей запятой, а не целые числа. Виртуальные значения x и y могут быть (3.5, 3.5), что означает центр третьей плитки. На диаграмме слева это попадает в 3-ю плитку на y в деталях. Когда virtual-x и y должны в сумме равняться 4, мир x также будет равен 4.

Примеры

Диметрическая проекция

Косая проекция

Перспективная проекция

Смотрите также

  • Вырезка
  • Движок кинопленки
  • Категория: Видеоигры с изометрической графикой : список изометрических видеоигр
  • Категория: Видеоигры с наклонной графикой : листинг наклонных видеоигр
  • Commons: Категория: Изометрические скриншоты видеоигр : галерея изометрических скриншотов видеоигр

использованная литература

внешние ссылки

Последняя правка сделана 2023-03-19 01:43:27
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте