С чего все начиналось
Не будем уходить во времена совсем дремучие, когда видеоадаптер мог отображать разве что буквы да точки на черно-белом (а затем и цветном) экране. В 1983 году Intel iSBX 275, типичная плата для вывода информации на дисплей, стоила $1000 (в пересчете на 2017-й — $2500) и могла выводить «умопомрачительную» картинку 256х256 точек с 8 цветами или монохромную, но 512х512. Об ускорении 3D-расчетов и речи не шло, тогда проблема была в самом выводе информации.
За точку отсчета можно взять 1989 год — выход на рынок первого 2D-ускорителя S3 Graphics 86C911. 1 Мб видеопамяти, поддержка разрешения 800х600 и 16-битного цвета. Можно сказать, эта железка открыла PC-миру комфортную работу с графикой, а компьютер перестал быть скучным: на таком железе уже можно было более-менее работать с графикой. Началась первая гонка графического железа: очень скоро вышли модели с 24-битным цветом (его мы используем до сих пор), спустя год появились и 32-битные системы с поддержкой альфа-канала (прозрачности).
За рынок 2D-ускорителей сражались S3, ATI, Matrox, Cirrus Logic, Trident и другие компании, а продолжалось это веселье до января 1992 года, когда компания Silicon Graphics Inc. (SGI) выпустила первый в мире открытый API для работы с 2D и 3D графикой — OpenGL 1.0.
Софт решил вопрос железа
Хитрость заключалась в том, что SGI уже имела неплохие проприетарные наработки в этой области, в первую очередь нацеленные на рынок профессионального ПО и UNIX-систем, и на горизонте уже начали появляться конкуренты со своими API. На тот момент идея отвязать обработку графики от остального программного кода была инновационной и, открыв свои спецификации, SGI попросту торпедировала разработку чужих графических библиотек. Большие корпорации не понимали, зачем платить за разработку нового ПО, когда было уже работающее, открытое и не привязанное к вендору: проще было найти подходящее железо.
Когда-то такая графика просто поражала воображение!
Уловка сработала, и OpenGL быстро распространился не только на профессиональный софт, но и на игры.
А что было до OpenGL? По-настоящему трехмерных игр, использующих современные технологии, попросту не существовало. Wolfenstein 3D, игра, подарившая миру жанр шутера от первого лица, использовала код на ассемблере/C и упрощенную трассировку лучей, разворачивающую двухмерный лабиринт в псевдо-3D, а все враги и объекты были обычными спрайтами — двухмерными картинками с набором состояний, через которые и реализовывалась анимация.
Подобный подход работал с удивительной для тех времен скоростью и позволял выводить настоящие трехмерные казематы, которые на самом деле не сильно отличались от уровней Pac-Man. Игра легко вычисляла видимые и невидимые (перекрытые другими стенами) поверхности, могла оценить по длине луча расстояние до стены и соответствующим образом исказить отображаемую текстуру, выполняя базовое текстурирование и моделирование мира одном флаконе.
Подобные хитрости использовались во многих играх того времени: других вариантов адекватно отобразить достаточно сложные 3D-объекты просто не было. Написание платформозависимого, но быстрого кода, использование двухмерных элементов везде, где возможно и всяческие уловки позволяли добиться динамичного геймплея и неплохой картинки, не прибегая к аппаратному ускорению. И продолжалось это аж до самого 1996 года.
Первые спецэффекты
Достаточно простой в визуальном плане Wolfenstein 3D уже содержал первые наметки на применение спецэффектов.
Конечно, они были реализованы грубо, в виде перемещающихся по экрану двухмерных спрайтов: свет от каждой люстры был всего-навсего текстурой на полу. Куда интереснее было смотреть на первый DOOM, вышедший в 1993. Он оставался все таким же псевдотрехмерным: в игре были лифты, ступени, подъемы и спуски, в том числе интерактивные, но на самом деле уровень был плоский, и вы не найдете ни одного места в игре, где одна комната располагалась бы над другой. Куда важнее была проработка артов и первые зачатки динамического освещения. Выстрелы освещали вспышками окружающее пространство. В зависимости от окружения и уровня менялась тональность тех или иных объектов.
Еще дальше эффекты освещения ушли в DOOM 2 (1994): там вы могли встретить по-настоящему темные комнаты, которые менялись при открытии двери в освещенное пространство и на мгновение подсвечивались при выстрелах. В остальном же даже продвинутый 2.5D-движок Duke Nukem 3D в 1996 году использовал примерно те же спецэффекты: спрайтовые арты там, где они выглядели лучше, простенькие 3D-модели в мире, базовое освещение и затенение. Вместе с тем в Duke Nukem была куда более продвинутая схему отрисовки уровней, что позволило разработчикам создать вагонетки, лифты, разрушаемые стены и другие новшества, которые были невозможны в играх id Software того времени.
К будущему наперегонки
Представьте себе рынок консолей лет десять назад: есть Nintendo с ее странными штуками, сравнительно свежие PS3 и Xbox 360, уходящие на покой PS2 и первый Xbox. А еще PC со старыми карточками на DirectX 9 и новым поколением железа с поддержкой DirectX 10. У всех разная архитектура, вычислительные возможности, инструменты разработки. В 90-е весь этот бардак творился на одном только рынке 3D-ускорителей и их API, которые требовалось учитывать при разработке игр и софта!
У S3 был S3d, SGL использовала PowerVR (живая и поныне, кстати, но в мобильниках), NVIDIA — собственную nvlib, ATI — C interface и так далее. Да, отдельные реализации (или их элементы) были хороши и имели уникальные фичи, которых не было у конкурентов. Аппаратный антиалиасинг (сглаживание), поддержка высоких разрешений и полноцветной картинки у всех были реализованы по-своему, что выливалось в соответствующие проблемы для разработки софта.
При таком-то зоопарке конкурирующих технологий ни о каком активном развитии индустрии и речи идти не могло. С одной стороны, агрессивная конкуренция и борьба за рынок, с другой — давление открытых технологий в лице OpenGL и потихоньку растущего детища Microsoft. Неудивительно, что проприетарные и завязанные на конкретную железку варианты начали потихоньку умирать, а их создатели — уступать интеллектуальные права на разработку своим конкурентам.