Bam! Czyli fizyka w grach: rzecz o zderzeniach, upadkach i wpadkach

Każdy młody człowiek, jeszcze zanim wyrośnie z pieluszek i zrezygnuje ze smoczka, odkrywa w pewnym momencie cały szereg rozrywek związanych z rzucaniem i przewracaniem rożnych przedmiotów. Zwykle są zbiorczo określane mianem BAM! BAM! to rzecz wspaniała i uniwersalna, bo przy odrobinie fantazji ze strony dziecka i nieuwagi ze strony rodziców można się tak bawić właściwie wszystkim, co jest w domu.

Najśmieszniejsze jest to, że kiedy zrobimy BAM! jednym przedmiotem w drugi, to ten drugi często też robi BAM! Niektórzy uważają, że z BAM! wyrasta się już na etapie przedszkola, ale inni przypominają sobie, jak pierwszy raz w życiu grali w Half-Life’a 2 i dostali do ręki działko grawitacyjne. Tak, moi mili – obcowanie z prawami fizyki może być przyjemne niezależnie od tego, w jakim wieku jesteśmy. Nic więc dziwnego, że właśnie ta przyjemność tak często pojawia się w grach komputerowych.

Kiedy mowa o systemach fizyki w grach, zwykle ograniczamy się do zjawisk z ostatnich kilkunastu lat – Havoki i innych PhysXów, które rzeczywiście zmieniły oblicze gier. Ale żeby zobaczyć pełniejszy obraz relacji fizyki i gier, trzeba się cofnąć do czasów dużo wcześniejszych, właściwie do początku pełnoprawnych gier komputerowych, czyli słynnego tytułu Spacewar!, stworzonego w 1961 roku. Często myślimy o najwcześniejszych grach jako o czymś bardzo prymitywnym – w końcu formuły Ponga czy Breakouta są bardzo proste, podobnie jak ich oprawa graficzna.

Wcześniejszy od nich Spacewar! bardzo ładnie takie podejście kompromituje, poczynając od tego, że działa na wyświetlaczu o rozdzielczości 1024×1024, a kończąc na funkcjonującym w nim systemie fizyki, dużo bardziej skomplikowanym niż można by się spodziewać. Na pierwszy rzut oka prosta gierka o dwóch strzelających do siebie stateczkach kosmicznych mogłaby się obejść bez realistycznej fizyki – do dobrej zabawy w roku 1961 wystarczyłoby dodawanie gazu, skręcanie i strzelanie. Ale Steve Russell umieścił w swojej grze nie tylko w miarę realistyczne działanie silnika rakietowego i bezwładność, ale również znajdującą się na środku ekranu czarną dziurę, która cały czas przyciąga latające po ekranie statki. Efekt? Można tu stosować bardzo wymyślne taktyki, włącznie z asystą grawitacyjną, czyli wykorzystywaniem przyciągania czarnej dziury do gwałtownego przyspieszania. Późniejsze wariacje na temat gry Spacewar! przeważnie rezygnowały z tej złożoności, bo musiały chodzić na sprzęcie dużo prostszym (i tańszym) od komputera PDP1, na którym Russell stworzył swoje dziełko. Lubimy o historii gier myśleć wyłącznie w kategoriach postępu, ale równie ważne bywały w niej kroki w tył.

Fizyka lotów kosmicznych inspirowała również twórców słynnego automatu Lunar Lander, całkiem skomplikowanej symulacji lądowania na obcej planecie (ze względu na strome góry niespecjalnie przypominającej sugerowany w tytule Księżyc). Lądownikiem musimy sterować bardzo rozważnie poprzez pojedyncze uderzenia ciągu silnika, które korygują kurs, bo paliwa mamy bardzo mało. Właśnie dzięki temu realizmowi i poczuciu panowania nad ociężałą i kapryśną maszyną w LL gra się dzisiaj dużo przyjemniej niż w większość gier zręcznościowych z tamtego okresu. Warto dodać, że temat lądowań kosmicznych był na przełomie lat siedemdziesiątych i osiemdziesiątych pożywką dla niezliczonych programistów-amatorów, bo dawało się go zmienić w grę nawet na kalkulatorach programowalnych.

Masowo dostępne komputery osobiste nie były zbyt przyjazne dla złożonych systemów fizyki w grach. Po co marnować i tak ograniczone zasoby na drobiazgi, które nie są niezbędne! Wystarczy, że kiedy bohater ma coś pod nogami, to idzie, a kiedy nie ma – spada. Jeśli ma skakać, to w ramach gotowej animacji skoku, który ma zawsze taką samą długość. Dopiero po pewnym czasie, zwłaszcza w grach z grafiką izometryczną, zaczęły się pojawiać śmielsze rozwiązania.

W Knight Lore przesuwamy stoły i skrzynie, które suną przed siebie pięknym ślizgiem. Ważne jest też liczne komputerowe potomstwo automatu Marble Madness, gdzie ciągle walczymy z grawitacją i bezwładnością, pilnując, żeby główny bohater, poczciwa kuleczka, nie zjechał z trasy o skomplikowanym kształcie.

Bobby Bearing powtarza tę formułę bez większych zmian, natomiast w Spindizzy możemy zmieniać kształt, ciężar i prędkość obrotowego bączka, którym kierujemy. Bodaj najambitniejszy system fizyki tamtej epoki pojawia się w opisywanej swego czasu w Pixelu grze Fairlight, gdzie można dowolnie manipulować przedmiotami o różnym ciężarze i bezwładności. W tej grze, bardziej niż w jakiejkolwiek innej, widać już wyraźną zapowiedź tego, jak fizyka będzie funkcjonować w grach kilka dekad później – jako niewyczerpane źródło beztroskiej zabawy.

W miarę jak rosły możliwości obliczeniowe komputerów, w grach można było coraz doskonalej symulować fizykę rzeczywistego świata. Zaczynało się oczywiście od problemów grawitacji – jak czymś rzucić albo strzelić, żeby zrobić krzywdę wirtualnemu bliźniemu. Od roku 1991 praktycznie każdy właściciel peceta grywał w dołączoną do MS-DOS-a i napisaną w Basicu grę Gorillas, w której stojące na wieżowcach gigantyczne goryle obrzucały się niewiele mniej gigantycznymi bananami, demolując przy tym spore partie otoczenia. Bardziej wybredni grali w kultowe Scorched Earth, gdzie możliwości destrukcji za pomocą różnego rodzaju broni było dużo więcej – zabawy zresztą też.

Wśród twórców gier zaczęły się pojawiać ambicje jak najpełniejszego odzwierciedlania otaczającego nas świata nie tylko pod względem wizualnym czy dźwiękowym, ale również pod względem fizyki. Jedną z najambitniejszych ekip z tego rodzaju marzeniami była genialna firma Looking Glass, która zasłynęła serią Ultima Underworld. Ważną postacią w był tam Seamus Blackley, fizyk z wykształcenia, który – zanim trafił do branży gier – pracował nad projektem naukowym w słynnym Fermilabie, czyli jednym z najważniejszych na świecie akceleratorów cząstek elementarnych. Kiedy ograniczono dofinansowanie projektu, w którym uczestniczył, postanowił poszukać czegoś innego do roboty. W Looking Glass Blackley robił sporo rzeczy. Szefował projektowi, który uwielbiał, zarówno jako fizyk, jak i pilot szybowcowy – hiperrealistycznemu jak na owe czasy symulatorowi Flight Unlimited. Ale system fizyki z FU, oczywiście w nieco zredukowanej formie, wykorzystał też w grze System Shock.

Prawdę mówiąc, grając dziś w SS można tego prawie zupełnie nie zauważyć – ale każdy obiekt ma tu swój ciężar, a w zderzeniach z innymi obiektami ciało naszego bohatera reaguje bardzo różnie, zgodnie z dynamiką newtonowską. Do tego stopnia, że kiedy dostajemy czymś w głowę, to nasza biedna głowa odskakuje, jak trzeba. W połowie lat dziewięćdziesiątych taka dbałość o szczegóły mogła zaskakiwać – po kie licho w grze FPS (bo przede wszystkim tak SS był wtedy postrzegany) tak skomplikowany system fizyki? Ano dlatego, że twórcy System Shocka chcieli stworzyć coś więcej niż kolejną grę – robili spójny, wiarygodny do granic ówczesnych możliwości komputerów świat. Fizyka była kluczową częścią owej wiarygodności.

Na początku lat dziewięćdziesiątych System Shock pokazał, jak wysoko mogą mierzyć gry, jeśli chodzi o wykorzystanie realistycznej fizyki. Na rynku zaczęły pojawiać się tytuły, które próbowały pogodzić jej coraz bardziej skomplikowane systemy z interesującą mechaniką. Z różnym powodzeniem.

Jedną z najciekawszych gier z tego czasu jest przerażająco ambitny (i, zdaniem wielu, równie przerażająco nieudany) Jurassic Park: Trespasser, kolejny projekt Seamusa Blackleya, który opuścił szeregi Looking Glass i zaczął działać pod sztandarem działu gier wideo firmy Dreamworks. Dzisiaj na pierwszy rzut oka zadziwia jako gra FPP z 1997 roku z systemem fizyki przypominającym to, co wiele lat później oferowało Half-Life 2. Zachwyt jednak szybko mija, kiedy się okazuje, że twórcy mocno się zagalopowali – w pogoni za realizmem każą graczowi sterować ręką głównej bohaterki za pomocą zestawu kilku przycisków i ruchów myszy, dzięki czemu kiedy próbujemy wycelować w szarżującego raptora, przeważnie trafiamy w kamień 5 metrów dalej.

Moje ulubione wspomnienia z wczesnych etapów gry w Trespassera to momenty konsternacji, kiedy okazywało się, że zgubiłem niesioną w dłoni broń, bo walnąłem w biegu wyciągniętą ręką w pobliskie drzewo. Kiedy przebolejemy tego rodzaju drobiazgi, Trespasser okazuje się grą jedyną w swoim rodzaju. Przez długie lata cieszył się sławą gry skrajnie złej, a jednocześnie miał społeczność oddanych fanów pracujących nad nowymi poziomami i modami. Osobiście przeszedłem całą drogę od pierwszej do drugiej z wymienionych grup. Trespasser pokazywał jedną ważną rzecz – że fizyka może być przyjacielem projektanta gier, ale może też być jego największym wrogiem, bo kiedy dąży się do jak największego realizmu, coraz trudniej nad nią zapanować.

W późnych latach dziewięćdziesiątych zdarzały się jednak również produkcje bardzo mocno stawiające na fizykę i bardzo dobrze na tym wychodzące. Nie będę tu pisał o oczywistościach, czyli pożytkach, jakie płynęły dla gier FPS z coraz doskonalszych metod obliczania trajektorii granatów czy skoków (zwłaszcza ze wsparciem rakiet), bo jeszcze ciekawsze rzeczy działy się często w gatunku, którego zwykle nie kojarzymy z rozbudowaną warstwą fizyki, czyli w strategiach.

Wśród najciekawszych gier tego rodzaju trzeba wymienić serię Myth – moim zdaniem najlepsze dzieło firmy Bungie. W tym RTS fantasy jednostki walczące wręcz to tylko mięso armatnie osłaniające łuczników i – przede wszystkim! – krasnoludy rzucające koktajlami Mołotowa. Wybuchające butelki odpowiadają zwykle za większość trupów po stronie wroga, ale są bardzo kapryśne: staczają się po zboczach, odbijają od drzewek, ścian, a czasem nawet postaci. Zdarza im się też eksplodować z dużym opóźnieniem, nie przejmując się, czy ubiją wroga, czy swojego.

Naturalnie, rzucając z górki mamy dużo większy zasięg niż rzucając pod górkę (to zwykle kończy się masakrą własnych wojsk). Efekt? Grając w kolejne części Mytha (wyszły trzy części, ale polecam wyłącznie dwie pierwsze) kombinujemy na każdym kroku, gdzie się ustawić i od której strony zaatakować – liczy się każde wzniesienie i zagłębienie terenu.

Świetnie z fizyką radzi sobie też niedoceniona trzecia odsłona serii X-Com, czyli Apocalypse. Obliczanie efektów strzałów przypomina poprzednie części – śledzimy lot pocisku, który nie zawsze trafia w przeciwnika, ale kiedy uderzy w coś innego, jest w stanie to rozwalić. Rzecz w tym, że – w przeciwieństwie do Enemy Unknown i Terror from the Deep – jeśli rozwalony element otoczenia jest jedynym oparciem dla innego, ten drugi spada w dół. Efekty są zwykle dość skromne: spadają kawałeczki ścian albo elementy klatek schodowych. Ale dla graczy obdarzonych inwencją nie ma barier.

Jeden z typów misji ma miejsce w ogromnym wieżowcu trzymającym się na kilku niewielkich klatkach schodowych. Wystarczy odpowiednio umieścić ładunki wybuchowe, zrobić BUM!… i podziwiać, jak w zwolnionym tempie przez ekran spadają podłogi, ściany, sufity, krzesła, stoły, wyposażenie łazienek, a do tego paskudne ufoki, które myślały, że frajerzy z X-Comu będą się za nimi wspinać po schodach.

Na początku pierwszej dekady XXI wieku zaczął kształtować się uporządkowany kanon fizyki w grach akcji. Podlegały jej przede wszystkim skoki, rzuty granatem i zachowanie się pojazdów. Bardzo ważnym tytułem w tej kwestii było Halo: Combat Evolved (2001 – i znowu to Bungie!), pozwalające choćby na dzikie harce z użyciem maszyn Warthog.

Na jeszcze lepszą zabawę pozwalał pierwszy Far Cry (2004), w którym można było znaleźć dużo więcej przedmiotów do przewracania, podrzucania i wysadzania w powietrze; dla pecetowców to on był głównym objawieniem w kwestii fizyki, bo skromniejsze od niego Halo ukazało się na blaszaki niedługo przed hitem CryTeka. Pozycję fizyki w grach akcji utwierdził Half-Life 2, do dziś jeden z najlepszych przykładów jej mądrego wykorzystania. Ciekawe gry i zabawy z fizyką zaczęły pojawiać się też w grach wyścigowych – Trackmania i Flatout wyznaczały zupełnie nowe kierunki ich rozwoju.

Przy odrobinie złośliwości na tym mógłbym poprzestać, a to dlatego, że ogromna część z tego, co działo się później – wraz z pojawianiem się dużo mocniejszych komputerów i upowszechnianiem coraz bardziej skomplikowanych narzędzi do implementowania systemów fizyki w grach – jest już dużo mniej ciekawe. Zamiast gwałtownego rozwoju nastąpiła spokojna stagnacja, a czasami po prostu wycofywanie się na z góry upatrzone pozycje. Bo do czego służy dzisiaj zaawansowana fizyka w grach AAA? Przede wszystkim do tego, żeby postacie ładnie się przewracały, a wybuchające obiekty równie ładnie latały na boki, najlepiej bez konsekwencji dla reszty otoczenia, bo to mogłoby zepsuć równowagę rozgrywki. W dodatku coraz trudniej pożenić ją z uporządkowaną mechaniką, więc najlepiej uciekać się do rozwiązań, które dobrze wyglądają, ale na nic nie wpływają. Zaawansowana fizyka bywa ornamentem, który można włączać i wyłączać, jak rozmycie ruchu czy antyaliasing – dzięki niej ładniej falują włosy albo bardziej widowiskowo pękają kawały betonu, których i tak nie da się rozwalić, bo pęknięcia chwilę w cudowny sposób się zaklejają. Nawet tam, gdzie tego wszystkiego jest bardzo dużo, czuje się spory niedosyt – nawet w grach, w których jednym machnięciem ręki rozwalamy na kawałki wszystko w promieniu kilkunastu metrów, wciąż trudno o taką samoświadomość tego, co się robi, jakie dawał celny strzał z działka grawitacyjnego w HL2. Około roku 2004 wydawało się, że fizyka coraz częściej będzie dostawała w grach główną rolę, a okazuje się, że najbezpieczniej obsadzać ją jako charakterystycznego statystę.

Z odsieczą niespodziewanie przyszedł segment prostych gier łamigłówkowych, najpierw na pecety (World of Goo, Crush the Castle), a potem na platformy mobilne (Angry Birds, Cut the Rope, Where’s My Water i niezliczone rzesze ich pobratymców). Tu fizyka i mechanika idą ramię w ramię, wspólnie budując doświadczenie gry, często (zwłaszcza na początku rozwoju gatunku) na bardzo ciekawe sposoby. Szkoda, że w grach głównego nurtu bywa z tym dużo gorzej.

A przecież w sumie nie trzeba wiele – nie chodzi o porywanie się na straszliwie skomplikowane symulacje. Kiedy się zastanawiam, skąd płynie moja uciecha kierowania Mario (w zestawieniu z brakiem uciechy z kierowania większością innych bohaterów klasycznych platformówek), dochodzę do wniosku, że to właśnie kwestia fizyki. Subtelnie wprowadzonej bezwładności w pierwszych częściach, równie subtelnego ześlizgiwania się po po pochyłościach od Super Mario 64… Kiedy za każdym krokiem czai się pokusa symulowania setek eksplozji rozrzucających setki przedmiotów, zapominamy, że diabeł tkwi w szczegółach. Najfajniejsze BAM! nie polega na tym, że wszystko się wali bez ładu i składu – najlepsze jest takie BAM!, w którym czujemy, że właśnie stawiliśmy czoła prawom fizyki i nagięliśmy ją do własnych żądań.

Artykuł ukazał się w Pixelu #25, którego nakład został już wyczerpany. Zapraszamy jednak do sklepu Pixela po inne wydania drukowanego magazynu.