Близится к завершению 9-е поколение консолей и 5-я итерация Unreal Engine. С начала десятилетия почти не было революций в игровом рендере, но заметная эволюция всё же прослеживалась. В основном она сводилась к постепенному отказу от фейковой геометрии и заранее просчитанного освещения в пользу всего реального и динамического. Также графика в играх постепенно становится всё более вычислительной и меньше полагается на ручную работу художников.

Итоговый результат не всегда становился «красивее» классических методов, достигших пика в середине 2010-х, но почти всегда корректнее и детальнее. Кроме того, новые подходы заметно упростили разработку 3D-контента. Впрочем, последнее привело и к негативным последствиям тоже — многие игроделы просто забили на качественную проработку растеризации. Хотя, с другой стороны, мало у кого сегодня остались GPU без RT-ядер (даже в консолях оно есть).

В этой статье подробно пройдемся по всем актуальным трендам в графике реального времени за последние годы.

Трассировка пути

Внедрение трассировки лучей в графику реального времени стало возможным еще в 2018 году, когда Nvidia выпустили инновационные видеокарты GeForce RTX. От предшественниц они в первую очередь отличались новой разновидностью вычислительных блоков — RT-ядрами. Новые ядра были заточены под ускорение расчетов динамического освещения, теней и отражений во всей сцене, а не только в пространстве экрана.

Это в теории должно было приблизить качество картинки в играх к кинематографическому, но на практике внедрение рейтрейсинга поначалу получилось лишь частичным. Он продолжал опираться на растеризованную графику и подобно шейдерному инжектору (SweetFX, ENB и т. п.) исправлял лишь самые значительные недостатки вроде неполного затенения, пропадания света от невидимых источников при повороте камеры и отсутствия объектов за пределами экрана в отражениях.

Таким образом, базовая трассировка лучей на деле оказалась лишь гибридным решением. А к полной, которую часто называют трассировкой пути (path tracing) видеокарты оказались готовы лишь недавно — даже при исходном разрешении 1080p для стабильных 60 FPS требуется предфлагманское решение последней пары поколений GeForce RTX (4070 Ti Super или 5070 Ti).

Nvidia уже запланировала значительные улучшения алгоритмов расчетов освещения для оптимизации. Одно из решений носит название ReSTIR и подразумевает аппроксимацию вычислений и улучшенную реконструкцию лучей (постобработку картинки при использовании рейтрейсинга). В теории внедрение ReSTIR должно ускорить трассировку пути почти до уровня гибридного рейтрейсинга, с которым сегодня легко справляются даже народные модели вроде RTX 5060.

В то же время, на консолях трассировка пути вряд ли станет стандартом даже в грядущем поколении на PlayStation 6 и аналоге от Microsoft. Игровые приставки снова будут базироваться на «железе» от AMD, а графические чипы Radeon до сих пор неидеально справляются даже с обычной трассировкой лучей. С другой стороны, тот же аппаратный Lumen из Unreal Engine дополненный технологией MegaLights (позволяющей обрабатывать тысячи динамических источников света с тенями) по качеству картинки мало уступает пастрейсингу, а работает быстрее. Видимо, дальше переход на UE6 станет еще более массовым среди разработчиков (напомним, что консоли всё еще остаются приоритетной платформой, так как геймеры на ПК значительно реже покупают новинки).

Виртуальная геометрия

Частично исправить угловатость оптимизированных 3D-моделей удалось еще в конце 2000-х, когда появилась тесселяция. Она автоматически дробила низкополигональные поверхности на множество дополнительных полигонов, придавая объема.

Однако тесселяция не годилась для органики (персонажей, монстров и т. п.) из-за своей непредсказуемости. В то же время для стен, полов и других твердых поверхностей многие предпочитали использовать параллакс — фейковую глубину за счет смещения пикселей. Это даже работало быстрее тесселяции.

Так или иначе, но технология продолжала использоваться как минимум для улучшения отображения ландшафта. А для динамических объектов и органики — лишь частично.

Затем в 2018 году Nvidia представили технологию сеточных шейдеров. Это новый пайплайн по работе с геометрией и уровнями детализации (LOD’ами). Он позволяет полностью вырезать целые пласты частично загороженных объектов, что значительно высвобождает ресурсы для рендера. А в 2022 году в составе Unreal Engine 5 вышла технология Nanite. Это уже полноценный фреймворк для примерно тех же задач — он автоматически подстраивает детализацию исходной модели до различимой с точностью до пикселя.

В результате сеточные шейдеры и Nanite позволили, наконец, использовать в играх hipoly-модельки и не делать вручную LOD’ы. Это значительно улучшило детализацию объектов на средних и дальних планах. А также сделало переключение LOD’ов незаметным.

Процедурные текстуры

Стремление к фотореализму в игровой графике началось еще в середине 2000-х. Его тогда задали такие игры как Max Payne 2 и Half-Life 2. Разработчики начали использовать фототекстуры (photo-sourced), вместо нарисованных вручную (hand-painted). В те годы это казалось самым логичным решением.

Позднее с развитием материалов и шейдеров, оказалось что любой узор можно алгоритмизировать, а значит и текстуру легко создать без использования фотографии прямо в редакторе. Поэтому большинство разработчиков давно отказались от фототекстур.

В 2010-х наследниками фототекстур стали 3D-сканы (самая известная библиотека — Quixel). Они обычно более качественные, чем процедурные текстуры. Правда, 3D-сканы не бесплатные — массовая закупка может значительно раздуть бюджет на разработку. Поэтому позволить себе сканы могут лишь создатели AAA-игр.

Сегодня же роль текстур значительно снизилась — они стали лишь заготовкой для отображения узора поверхности. А основную картинку теперь делают как раз материалы, взаимодействующие с освещением, и шейдеры, отвечающие за эффекты. Например, в недавней Crimson Desert уникальные текстуры используются лишь для персонажей и некоторых предметов в интерьерах. А в Marathon даже надписи на стенах создаются процедурной генерацией.

Продвинутые контекстные анимации

Сами по себе контекстные анимации появились еще в конце 2000-х. Но стандартом для AAA-игр стали лишь в середине 2010-х. Одной из первых игр с подобной технологией стала оригинальная Assassin’s Creed. Альтаир в бою мог опираться о стену или какой-нибудь колодец, когда отступал, а не просто перебирал ногами без перемещения назад.

Позднее появился более продвинутый фреймворк Euphoria, который, например, использовался в GTA 4 и Star Wars: The Force Unleashed. Там уже было полноценная инверсная кинематика. Герои корректно ставили разные ноги на разные ступеньки и реагировали на неровности пола или земли.

В конце 2010-х появилась технология Motion Matching. И стандартом она стала лишь недавно. В отличие от первых наработок, здесь уже использовалась большая база записей хаотичных передвижений актеров по съемочной площадке. А затем обученная на этом материале система динамически подстраивала бесшовные переходы из одного состояния скелета в другое, чтобы герой каждый раз плавно переходил в новую позу.

Motion Matching позволил, например, использовать в играх места для сидения разной высоты: стулья, скамьи, бордюры или даже просто пол. А также пригодился и в боевой системе, чтобы реализовать драку любыми подручными предметами. Раньше подобное тоже можно было сделать, но это требовало проработки огромного количества разных условий, а в играх от третьего лица переходы между анимациями всё равно получались слишком резкими.

Мускульные лицевые анимации

Продолжая тему анимаций, нельзя не упомянуть развитие не менее важной лицевой разновидности. Долгое время мимика персонажей в диалогах сводилась к работе челюсти, а также движениям глаз и бровей. Губы были словно приклеены к лицу и растягивались от движений рта, а мышцы лица у модельки головы просто не существовали.

Одной из самых ярких и радикальных попыток изменить это стала игра L.A. Noire. Лицевые анимации в ней создавались по собственной технологии MotionScan. Она подразумевала запись актеров системой из 32 окружающих камер, что позволяло буквально «натягивать» реальное трехмерное видео лица на игровую модель. Хотя сегодня результат в игре 2011 года смотрится слегка нелепо из-за странного сочетания гиперреалистичной мимики персонажей с низкой детализацией и примитивными, скованными анимациями остального тела.

К технологии MotionScan индустрия больше не возвращалась: она оказалась слишком дорогой, требовала от актеров сидеть неподвижно и не позволяла менять освещение лица в игре. Вместо этого разработчики пошли по пути Performance Capture (комплексного захвата движений), где лицо, тело и голос пишутся одновременно.

Настоящий прорыв в этом направлении совершила студия Ninja Theory в игре Hellblade: Senua's Sacrifice в 2017 году. Разработчики отказались от громоздких студий с десятками статичных камер. Вместо этого они закрепили на голове актрисы Мелины Юргенс легкий шлем со специальной экшен-камерой (HMC), направленной на лицо. Маркеры на коже считывали малейшие сокращения мускулов, а алгоритмы мгновенно переносили их на высокодетализированную цифровую модель. Это позволило стереть ту самую грань между «живым» лицом и «деревянным» телом, которая портила впечатление от L.A. Noire.

Сегодня технология уже стала стандартом. Ее можно увидеть в Call of Duty: Modern Warfare (2019) и играх на движке Unreal Engine 5 с системой MetaHuman. Современные студии используют продвинутое 4D-сканирование: нейросети изучают анатомические особенности реального актера, создают его точнейший цифровой двойник и автоматически настраивают симуляцию подкожных мышц. В результате мимика персонажей в реальном времени взаимодействует с освещением и тенями, достигая кинематографического уровня.

Эксперименты с нейронным рендерингом

Достигнув потолка в аппаратных возможностях кремниевых чипов, индустрия подошла к самому радикальному перелому в своей истории — переходу к нейронному рендерингу (Neural Rendering). Если предыдущие десятилетия графика строилась на строгих законах физики и геометрии, требующих расчета полигонов, растеризации и честного пуска световых лучей, то новый подход полностью меняет правила игры. Нейронный рендеринг заменяет классические математические формулы предсказаниями ИИ-моделей. Нейросети больше не пытаются честно сосчитать каждый блик — они «учатся» тому, как должен выглядеть мир, и воссоздают картинку на основе векторов движения, исходных цветов движка и сложного семантического понимания сцены.

Интерес к теме резко вырос после мартовского анонса DLSS 5. В отличие от предыдущих версий, которые занимались в основном апскейлингом, постобработкой и интерполяцией, новая итерация впервые делает ставку на нейронную реконструкцию кадра. Движок отдает модели черновой фрейм, векторы движения и данные о материалах, а нейросеть пытается «достроить» картинку: улучшить свет, сгладить геометрию, повысить детализацию. Это не замена рендера — это попытка снять часть нагрузки с классических шейдеров и посмотреть, что ИИ способен сделать поверх уже существующей сцены.

Первые демонстрации вызвали смешанную реакцию. В сети разошлись несколько неудачных кадров — например, слишком отретушированное лицо Грейс Эшкрофт из Resident Evil Requiem или неожиданно повзрослевший герой Hogwarts Legacy. На фоне этих примеров многие решили, что DLSS 5 — это просто фотореалистичный фильтр, который навязывает игре чужую стилистику. Но в тех же роликах были и удачные сцены: корректные материалы, аккуратное освещение, улучшенные текстуры. Просто на них почти никто не обратил внимания.

Если смотреть шире, нейронный рендеринг — это не только про «красивые лица». Nvidia развивает целый набор технологий: нейронные шейдеры, нейронное сжатие текстур, нейронный кэш излучения. Все они направлены на то, чтобы компенсировать замедление роста вычислительной мощности и выжать максимум из существующего «железа». Но у подхода есть и очевидные противоречия: компания долгие годы продвигала физически корректный рендеринг, а теперь предлагает систему, которая работает на предсказаниях и статистике.

Неудивительно, что реакция индустрии разделилась. Инди‑разработчики и художники опасаются, что нейросеть будет «выпрямлять» стилистику и отнимать авторский контроль. Крупные студии, наоборот, видят в DLSS 5 мощный инструмент — при условии, что его можно тонко настраивать и ограничивать.

Сегодня нейронный рендеринг пока лишь поле для экспериментов. Технология развивается быстро, но ей еще предстоит доказать, что она может работать предсказуемо, уважать художественный замысел и не превращать любую игру в один и тот же «голливудский глянец».

Подводя итоги. Графика становится лучше или хуже?

Глядя на то, как менялась графика в последние годы, становится понятно: индустрия постепенно выходит из эпохи компромиссов. Path tracing перестает быть демонстрацией возможностей и становится рабочим инструментом — пусть пока и требовательным. Виртуальная геометрия вроде Nanite окончательно избавляет игроделов от ручной оптимизации геометрии. Анимации переходят от заранее собранных клипов к системам, которые реагируют на окружение в реальном времени. Даже мимика перестала быть набором морф-таргетов (ключевых позиций) — теперь это полноценная симуляция мышц, которая живет вместе с освещением.

Но самое важное — то, что только начинает проявляться. Нейронный рендеринг меняет сам принцип формирования кадра: вместо того чтобы честно считать каждый луч, модель учится достраивать изображение по движению, материалам и контексту сцены. Это еще не революция, но уже трещина в старой парадигме. И именно она определит, что будет дальше.

Если тенденции сохранятся, игры постепенно перейдут к гибридной модели, где физически корректный рендер отвечает за структуру сцены, а нейросети — за визуальную интерпретацию. Разработчики будут меньше «рисовать» и больше управлять системами, которые делают картинку сами.

И в этом будущем есть своя интрига. Технологии становятся мощнее, но и более универсальными. Чем проще создавать реалистичную картинку, тем сложнее сохранить собственный стиль. Теперь всё зависит от того, смогут ли студии сохранить авторский язык, используя новые инструменты.