Подземные лодки в компьютерных играх: вопросы облика субтеррины в ее симуляторе +11


AliExpress RU&CIS



Симуляторы транспортных средств позволяют игроку управлять самыми разными объектами, от автомобилей и поездов до футуристических космолетов. Законы жанра не накладывают жестких рамок на имитируемые средства передвижения. Можно быть пилотом машины, созданной людьми в будущем, или машины, которую создали инопланетяне. Можно перемещаться даже на том, что не вполне корректно называть словом «машина».

При такой свободе в проектировании аппаратов ничто не мешает бороздить виртуальное пространство в любых мыслимых направлениях.

На самом деле известные симуляторы позволяют перемещаться в космосе, в атмосфере, по поверхности Земли и других планет, по поверхности водоемов и в толще воды, оставляя нетронутым лишь одно белое пятно – толщу планеты.

Трудно определить причины, по которым подземные лодки до сих пор не реализованы в симуляторах. Этот класс техники будущего, конечно, уступает в популярности звездолетам, телепортам и машинам времени. Тем не менее, субтеррины оставили заметный след в литературе и кинематографе, начав свой путь в фантастике в первой половине прошлого века.

Подробное описание «стального крота», включающее множество технических деталей, дано Г. Адамовым в романе «Победители недр» уже в 1937 году, а путешествия на подобных аппаратах случаются и в относительно современных книгах и фильмах. Появление подземных лодок в компьютерных играх, вероятно, является вопросом времени.

Рассмотрим облик субтеррины с точки зрения его имитации в симуляторах. Ключевыми представляются следующие вопросы:

  • общая характеристика физики объекта;
  • позиционирование геймплея между аркадным и симуляторным;
  • состав системы отображения информации;
  • определение ключевых возможностей и главных проблем.

Физика движения подземной лодки


Важная особенность субтеррины – неопределенность физических принципов, используемых для перемещения объекта в пространстве. Ориентируясь на примеры из фантастики, можно варьировать свойства аппарата в довольно широком диапазоне.

Писатели сталкивались с балансом правдоподобия и художественности, определяя компромиссы по своему усмотрению. Субтеррина из «Победителей недр» имела право двигаться месяцами ради соблюдения правдоподобной скорости. Но иметь правдоподобное сочетание всех технических характеристик она не могла (и не имела), поскольку это лишило бы книгу сюжета.

В случае симулятора противоречие между реализмом и увлекательностью встает острее, чем в литературе и кино. Выбирая между геймплеем и научной обоснованностью характеристик, очевидно, следует отдавать приоритетное значение первому.

Обсуждение реализуемости технических решений и свойств объекта с позиции современной науки имеет крайне низкую практическую ценность. С другой стороны, отсутствие убедительности, субъективно воспринимаемой игроком «физичности» происходящего, не прибавит качества симулятору.

Рассматривать математическую модель аппарата лучше именно сквозь призму убедительности, понимая, что ощущаемое игроком правдоподобие имеет мало общего с научной корректностью.

Вполне очевидно, что хороший симулятор полетов на метле или ковре-самолете может выигрывать в убедительности у плохого симулятора реального средства передвижения, моделирующего даже с неплохой точностью эталонные характеристики. Вывести в этой субъективной области строгие законы и обосновать конкретные решения академически выверенными аргументами едва ли возможно. Тем не менее, решения в области физики должны быть приняты.

Представляются разумными следующие предложения по концепции правдоподобной модели:

  1. Аппарат перемещается в направлении своей продольной оси. За неимением развитой терминологии техники подземного флота воспользуемся авиационной аналогией: здесь мы говорим о равенстве нулю значений угла атаки и угла скольжения.
  2. Аппарат не способен изменять свое угловое положение при отсутствии поступательного движения относительно среды. Располагаемая угловая скорость зависит от линейной скорости. Исключение можно допустить лишь для движения по крену.

Обоснование предложенных свойств модели с позиций «субъективной физики»:

1. Движение сквозь землю – сложная техническая задача, решаемая неким высокотехнологичным способом, но лишь для одного направления. Трудно представить дождевого червя, движущегося внутри грунта «боком» .



2. Поворот аппарата без поступательного движения предполагает наличие местного «обтекания грунтом» его корпуса в поперечном направлении со скоростями, пропорциональными удалению от оси вращения. Наличие бокового движения относительно среды противоречит п. 1. Неестественным представляется поворот дождевого червя внутри грунта без продольного перемещения, за исключением «вращения по крену».

Предпочтение именно вытянутой формы обусловлено традицией фантастики и стремлением к соответствию консервативным ожиданиям (как у большинства существующих средств перемещения в жидкой или газообразной среде, а также как у объектов, движущихся внутри твердых тел). Эта форма, как и предложенная для нее концепция динамики, не может считаться правильной или единственно возможной. Симулятор, например, сферической или тороидальной субтеррины потребует собственной концепции.

Аркада vs Хардкорный симулятор


Возможность создания простейших игр, например, подземной лодки для Марио, не вызывает никаких сомнений. Куда интереснее оценить границу достижимой серьезности игры.

Симулятор подземной лодки заслужит право считаться настоящим не раньше, чем сами субтеррины перестанут быть фантастикой. Но это не значит, что игра обречена на создание только казуальных версий.

Без всякого воплощения «стальных кротов» в металле мы имеем возможность создания следующих компонентов геймплея хардкорного симулятора:

  1. Полноценная динамика движения управляемого объекта в трехмерном пространстве.
  2. Индикация основных параметров аппарата (пространственное положение, скоростные параметры, навигационная информация).
  3. Индикация состояния систем (силовая установка, система топлива, система жизнеобеспечения и т. д.).
  4. Выдача аварийных и предупреждающих сигналов для требующих внимания игрока ситуаций (приближение к поверхности, опасность столкновения с препятствиями, отказы систем и т. д.).
  5. Модель устойчивости и реакции аппарата на управляющие действия игрока, учитывающая различные факторы, от скорости движения и свойств грунта до наличия отказов и повреждения систем.
  6. Разнообразные миссии, требующие мастерства в управлении и серьезного погружения в задачу, от точного выдерживания параметров движения до интенсивного маневрирования с одновременным решением тактических и навигационных задач.

Представленный список показывает, что игру можно сделать довольно глубокой. Принципиальная сложность существует лишь в визуализации внешнего мира.

Внекабинное пространство звездолета можно увидеть глазами пилота через иллюминатор. Субмарина может поднять перископ или быть показана от третьего лица на фоне окружающего подводного пейзажа. Визуализация подземной лодки, не выглядящая странной, не имеет очевидных решений и наверняка потребует некоторых креативных ухищрений.

Игра в симулятор подземной лодки без визуализации внешнего мира будет иметь много общего с полетом по приборам в симуляторе летательного аппарата. Образ движения в сознании игрока формируется только данными системы индикации. Симулятор явно не выигрывает в зрелищности, но получает интересное свойство: выглядящий оправданным отказ от требовательной 3D-графики в сложной игре.

Система отображения информации


При всей новизне управляемого объекта имеет смысл использовать в качестве отправной точки некоторые решения из реальных систем. Источником заимствования будут субмарины и летательные аппараты тяжелее воздуха.

Для полноценного управления движением объекта в трехмерном пространстве оператору необходима индикация следующих параметров:

  • курс, крен, тангаж (дифферент);
  • скорость;
  • вертикальная скорость (производная глубины по времени);
  • глубина;
  • координаты в горизонтальной плоскости.

Этот объем индикации соответствует минимальному информационному полю для «пилотирования и навигации».

Не являясь обязательными, важную роль в реалистичности играют следующие элементы индикации:

  • параметры работы силовой установки;
  • остаток топлива;
  • аварийные и предупреждающие сигналы и сообщения;
  • обзорная система – аналог локатора или сонара.

В группе с третьим уровнем приоритета находятся не столь нужные (но довольно интересные при определенных условиях) элементы индикации:

  • перегрузка;
  • параметры микроклимата;
  • параметры системы жизнеобеспечения;
  • параметры специального оборудования, предназначенного для решения задач миссии.

Реализация


Для оценки предложенных решений написан код простой браузерной игры. Как любая практическая реализация симулятора, она потребовала воплощения конкретных свойств объекта.



Устойчивость, управляемость, маневренность, скоростные характеристики, экономичность силовой установки и многие другие параметры этой игры – не более чем одна из возможных комбинаций свойств, взятая для пробы.

В рамках предложенной концепции могут быть созданы симуляторы, кардинально отличающиеся друг от друга в динамике перемещения.

Фантастическая сущность субтеррин позволяет творчески подходить и к средствам индикации. Например, индикатор искусственного горизонта с самым смелым и экзотичным дизайном может гармонично вписаться в облик вымышленного аппарата.

Имитация авиационной и морской техники менее лояльна к новаторству. Летчик вряд ли оценит в симуляторе самолета отдаление от реальности или традиционных решений, в то время как у терранавтов пока нет ни первого, ни второго.

Проблемы и возможности


Изложенное позволяет сформулировать две проблемы разработки симулятора подземной лодки:

  1. Отсутствие определенности в области облика таких систем и физики их функционирования, отсутствие общепринятых ориентиров.
  2. Сложность визуализации внешнего мира.

Потенциальные преимущества рассматриваемого класса симуляторов следуют из его проблем:

  1. Разработчик имеет полную свободу в настройке физики объекта и проектировании рабочего места пилота. За основу может быть взята как предложенная выше, так и менее консервативная концепция динамики.
  2. Оправданный в случае субтеррины отказ от визуализации внешнего пространства позволяет создать довольно сложный симулятор без высоких требований к компьютеру.




Комментарии (24):

  1. VaalKIA
    /#22339096

    Почва и грунт имеют плотность, поэтому, через них можно двигаться просто раздвигая в стороны и уплотняя стенки, нужно заглубиться настолько, что бы попасть в магму, где уже в жидкой среде, можно довольно быстро передвигаться, скальные породы придётся прожигать, какими-нибудь высокочастотными полями или излучением, от ядрёной установки.
    Естественно, что бы двигаться в такой среде, нужно локационное и сейсмическое оборудование, и в 3 мерном пространстве будет вполне обычная картинка плотности и температуры среды. Её визуализация не выглядит странным и очень похожа на воду, так как для приборов является прозрачной.
    В общем, не так уж и кардинально всё это расходится с симуляторами в космосе сквозь туманности или подводные лодки сквозь океан.

    • yevgen12
      /#22339980

      попасть в магму, где уже в жидкой среде, можно довольно быстро передвигаться,
      Два режима движения, в твердом и в жидком. Думал об этом. О подземных водоемах думал, но плавание в магме тоже неплохо)
      Её визуализация не выглядит странным и очень похожа на воду, так как для приборов является прозрачной.

      Для каналов «технического зрения» земля может быть прозрачой. Но не совсем в обывательском понимании.
      Вода все же несколько более по-человечески прозрачна.
      вполне обычная картинка плотности и температуры среды
      Вот, наверное, здесь слово «обычная» содержит какой-то подвох.

  2. staticmain
    /#22339100

    Раз уже речь пошла про подземлодки в играх:

    Заголовок спойлера
    Rogue Trooper
    Комиксы 1981, компьютерные игры 1986, 1990, 2006, 2017, настолка 1986, новеллы 2004, 2005, 2006



    • Alexei_987
      /#22339158

      А еще в Red Faction можно было ездить на шахтерском комбайне — https://youtu.be/FbnJ_OKvuQc?t=177 и накопать туннелей в непредсказуемые части карты. На те года вообще отлично было сделано

      • staticmain
        /#22339266

        Ну если говорить про то где самому можно управлять, то в том же Empyrion никто не запрещает сделать HV с буровыми установками и закопаться под землю роя тоннели и подземные базы.

        Заголовок спойлера

        • yevgen12
          /#22339904

          HV — это та, что «Hover vehicle». По названию представляется, что это нечто способное лететь над поверхностью. По картинке как есть крот) Можно именно «пилотировать» в процессе бурения?

          • staticmain
            /#22340172

            Мало того, есть специальный режим, когда у нее блокируется дрейф и можно точно выставлять угол бурения.
            youtu.be/fbI_g3DWSOQ?t=692
            С 11:32.
            По факту Hover они чисто потому, что разработчики не осилили физику колес.

            • yevgen12
              /#22340220

              Интересное видео. Обратил внимание на параметры справа. «Hover Height» — явно константа какая-то, а ждал, что она в минус пойдет на режиме бурения. Скорость колеблется в пределах 1 м/с, а машина за несколько секунд почти на месте. Но тут объяснимо: она движется вперед-назад, а отображают просто модуль вектора.
              С этим набором параметров внутри можно заблудиться, мне кажется.

              • staticmain
                /#22340270

                Hover height регулируется отдельной кнопкой. Это высота зависания над поверхностью земли. 0 — лежать на пузе.

      • yevgen12
        /#22339838

        И даже смотреть вперед можно в процессе. Здорово.

    • AlexanderplUs
      /#22339306

      Subterranean APC из мира Command&Conquer ещё. В Tiberian Sun позволял весьма неприятные сюрпризы преподносить противнику.

    • yevgen12
      /#22339800

      «Drill probes». Бурильные зонды. При подготовке статьи этого я не видел, иначе бы обязательно упомянул. А управлять ими в Rogue Trooper можно?

      • staticmain
        /#22340146

        Нет, к сожалению в тех играх в которые я играл нельзя (PC). Полагаю что на версии для Commodore тоже нельзя.

  3. Germanjon
    /#22339446

    Чисто теоретически ещё нужно мониторить количество свежего воздуха (для экипажа или для экипажа + двигателей).

  4. slavius
    /#22340116

    Эх, напомнило…
    Диггер
    image

  5. HEKOT
    /#22340838

    Совсем даже не трудно определить причины, по которым подземные лодки до сих пор не реализованы в симуляторах. Подсказка: что игрок будет видеть в иллюминаторе?

    • ice2heart
      /#22345188

      Проекцию полезных ископаемых… почему нет?

  6. xsevenbeta
    /#22340934 / +2

    Приборы это не очень интересно и симулятор может получится скучным. Лучше наверное упростить и сделать вид сбоку, с автоматической генерацией территории. Пещеры, пустоты и необходимость выдвигать колонны (как это было в «победителе недр»). Подземные речки и разные породы которые влияют на скорость передвижения.

    • yevgen12
      /#22341338

      Приборы это не очень интересно и симулятор может получится скучным.
      В самых очевидных вариантах реализации да, он и получится скучным. Но безнадежна ли ситуация в принципе?

      Лучше наверное упростить и сделать вид сбоку, с автоматической генерацией территории.
      Если мы рассматриваем игру как модель рабочего места оператора, то и вид сбоку имеет право быть частью приборной информации. Бортовые датчики (оставляю пока в стороне их физические принципы) получают информацию для рисования вида сбоку (или другой проекции). Почему бы нет?

      Один из приоритетных вопросов именно в построении этой вот картинки. Довольно много здесь может быть разных идей, и хорошие наверняка возможны.

      • staticmain
        /#22343530 / +1

        В самых очевидных вариантах реализации да, он и получится скучным. Но безнадежна ли ситуация в принципе?


        Можно показывать ситуацию снаружи в виде пульсирующих ультразвуковых волн. По скорости распространения волны игрок даже сможет различать среду за бортом — жидкая, сыпучая, мягкая, твердая и пр.

        • yevgen12
          /#22343748

          Что-то такое, наверное, и надо. Выше предлагалось нечто вроде поля температур или плотностей. Дело за малым — простенько и со вкусом визуализировать поле в трехмерном пространстве.

          Можно показывать ситуацию снаружи в виде пульсирующих ультразвуковых волн.

          Если провести аналогию с температурным полем… Сокращение расстояния между «волнами» — сокращение расстояния между изотермическими поверхностями. В случае волн это означает местное повышение скорости волны (изменение среды), в случае изотерм — рост градиента температуры (и тоже изменение среды).

          Сложновато без «черновика» представить, как бы это все работало в динамике. Может быть, и можно что-то приличное сделать. Вопрос в каких проекциях и какими приемами рисовать. Это же даже в статике выходит изображение объема в 4D координатах.

      • xsevenbeta
        /#22343740 / +1

        В самых очевидных вариантах реализации да, он и получится скучным. Но безнадежна ли ситуация в принципе?

        Никто не говорит что от приборов нужно отказываться вообще, но без визуализации и вида сбоку я бы наверное играть в такое не стал. С визуализацией и для приборов место найдётся.

        Если представлять такую игру — было бы интересно не только стремится вниз, но и добывать по пути всякие разные металлы которые можно было бы «продать» и докупать для своей землеройки разные полезные приблуды (или даже менять транспорт на более крутой и вместительный, нанимать разный экипаж).

        Игра может использовать реальную геологию (в каких-то породах золото, например, встречается чаще. Игрок бы это подметил и копал в таких местах интенсивнее). Можно сделать чтобы после выполнения мини-заданий (накопать 500 единиц породы) игроку бы открывалась статья про эту породу, что из неё можно добыть и для чего это используется в промышленности.

        Сама игра представляется скорей как набор разных уровней (которые можно перепроходить) с постоянным усложнением и возможностью гибели корабля и экипажа. Забрался слишком далеко за пределы — смерть. Если сбалансировать экономику и дать много вариантов для развития — может получится интересная и образовательная игра.

        • yevgen12
          /#22343810

          докупать для своей землеройки разные полезные приблуды (или даже менять транспорт на более крутой и вместительный, нанимать разный экипаж).
          Тоже думал о подобных решениях.
          Игра может использовать реальную геологию (в каких-то породах золото, например, встречается чаще. Игрок бы это подметил и копал в таких местах интенсивнее).
          Тренажер геолога. Такую игру можно потом и в профильный ВУЗ продать)
          Забрался слишком далеко за пределы — смерть.
          Ну да, на неубиваемом наверняка будет скучновато. Мне кажется, должно быть вообще несколько разных вариантов уничтожения.

  7. staticmain
    /#22343526

    del