Przestrzeń jest niewyobrażalnie ogromna. Tak ogromne, że ludzki umysł ma trudności z ich nawet konceptualizacją. Obserwowalny Wszechświat rozciąga się na około 93 miliardy lat świetlnych. Nawet nasza skromna galaktyka, tzw Droga Mleczna — kilka drobnych ściegów uniwersalnego płótna — rozciąga się na 100 000 lat świetlnych i zawiera setki miliardów gwiazd.
Nic więc dziwnego, że kosmiczne gry wideo tak mocno zmagają się ze wszystkim, co zbliża się do „realistycznej” interpretacji tych niesamowitych odległości, zwłaszcza w epoce, w której nie wynaleziono jeszcze technologii, która umożliwiłaby ich pokonanie w rozsądnym czasie.
Moduł Oriona misji Artemis 2 osiągnął prędkość około 40 000 km/h podczas spalania wtrysku przez Księżyc. Pomijając kwestie związane z paliwem i bezpieczeństwem, przy takich prędkościach dotarcie do najbliższego sąsiada, Alfa Centauri, zajęłoby nam co najmniej 80 000 lat.
Jak więc twórcom gier udaje się wydobyć część zachwytu nad ogromem przestrzeni, jednocześnie sprawiając wrażenie przestrzeni, którą można zarządzać? Jak zmniejszyć przestrzeń do rozmiarów umożliwiających nawigację, nie sprawiając przy tym wrażenia małego ani klaustrofobicznego?
Rozmawiałem z astrofizykiem Doktor Jeffrey Bennettzałożyciel Big Kid Science i autor książek „Skala Wszechświata“, aby zorientować się w skali problemu.
Prawdziwa skala przestrzeni
„W skali od 1 do 10 miliardów – co oznacza, że Słońce jest mniej więcej wielkości dużego grejpfruta – Ziemia jest mniejsza niż długopis i znajduje się w odległości około 15 metrów (49 stóp) od Słońca” – wyjaśnia Bennett. „W tej samej skali Księżyc – najdalszy, jaki kiedykolwiek przebył człowiek – znajduje się zaledwie około 4 centymetry (1½ cala) od nas. Planety naszego Układu Słonecznego są znacznie dalej, choć nadal można dojść do najbardziej oddalonych planet w około 10 minut”.
Bennett powiedział, że większość filmów i gier science fiction myli skalę, sprawiając, że podróże na duże odległości wydają się zbyt łatwe. Biorąc na przykład pod uwagę powyższą reprezentację w skali od 1 do 10 miliardów i biorąc pod uwagę, że dotarcie do najbardziej oddalonych planet w naszym układzie – znacznie dalej niż kiedykolwiek podróżował jakikolwiek człowiek – zajęłoby dziesięć minut, „aby dotrzeć do najbliższych gwiazd, trzeba by przejść całą tę odległość przez Stany Zjednoczone”.
Sama symulacja niewielkiej części istniejącego wszechświata doprowadziłaby do granic możliwości obecnego sprzętu, nawet przy użyciu takich kul, jak generowanie proceduralne. Programiści używają różnych technik, takich jak skalowanie na poziomie szczegółowości, tworzenie instancji i przesyłanie strumieniowe, aby stworzyć iluzję ogromu bez topnienia sprzętu.
Bennett opowiada także o tym, jak działa skala w przypadku obiektów międzygwiezdnych, takich jak asteroidy, i manewrowania wokół nich.
Jego zdaniem w filmach i grach „unikanie zderzeń z asteroidami wydaje się bardzo trudne, gdyż statki kosmiczne muszą latać w tę i tamtą stronę, aby bezpiecznie przelecieć przez obszar asteroid. W rzeczywistości, chociaż w kosmosie znajduje się wiele milionów asteroid, pas asteroid całego Układu Słonecznego cały obszar jest tak duży, że przypadkowe zderzenie się z asteroidą wymagałoby niewiarygodnego pecha. Dlatego badania planetoid przez statki kosmiczne wymagają starannego planowania, aby statek kosmiczny znalazł się wystarczająco blisko dowolnej asteroidy, aby uzyskać zdjęcia i inne dane.”
Rzeczywistość jest taka, że nawet w najbardziej zaludnionych regionach asteroidy w pasie asteroid naszego układu są zazwyczaj oddalone od siebie o setki tysięcy do milionów kilometrów. Stojąc na jednej z asteroid, byłoby niezwykle mało prawdopodobne, abyś mógł zobaczyć gołym okiem choćby jedną z największych innych asteroid.
Jak gry radzą sobie z ogromem przestrzeni
„To zdecydowanie JEST konflikt projektowy, który muszą rozwiązać wszystkie gry kosmiczne” – powiedział Bernd Lehahn, założyciel i dyrektor zarządzający Egosoft, firmy, która stworzyła odnoszącą sukcesy serię X symulatorów kosmicznych (ostatnio X4: Foundations).
„Z jednej strony przestrzeń musi sprawiać wrażenie bardzo dużej, w przeciwnym razie gracze poczują się oszukani. Kosmos i science fiction zawsze dotyczyły marzeń o nieskończonych odległościach i eksploracji pozornie nieskończonego wszechświata. Jednocześnie większość gier, w tym gry X, nie chce zmuszać graczy do niepotrzebnie długiego czasu lotu ani, nie daj Boże, nudy.
Lehahn mówi, że jego studio stara się zachować równowagę pomiędzy obszarami, które wydają się bardziej gęste, a obszarami, które sprawiają wrażenie nieuregulowanej granicy, aby nadać poczucie prawdziwej pustki przestrzeni.
„Powinno być miejsce na obie skrajności: gęste, gęsto zaludnione regiony, często ze sztucznymi środkami transportu, które pozwalają graczowi stosunkowo szybko znaleźć i odwiedzić wiele ważnych miejsc, ale także puste, odległe, peryferyjne obszary kosmosu, gdzie doświadczenie jest znacznie wolniejsze, ale gdzie odbywa się eksploracja, a niezbadana mapa pozwala na tajemnice i tajemnice”.
Znalezienie rozwiązania umożliwiającego modelowanie i przemierzanie bezmiaru przestrzeni kosmicznej było problemem dla Egosoftu od wydania oryginalnej gry X w 1999 roku i nadal stanowi wyzwanie, z którym boryka się studio. Rzeczywistość jest taka, że większość przestrzeni jest pusta, tak pusta, że nie ma nawet wizualnych wskazówek wskazujących, że się przez nią poruszasz. Podróżowanie przez to bez jakiegoś oszustwa lub kompresji wiązałoby się z niewyobrażalnymi obszarami czarnej pustki, w której nic się nie działo, ale zbyt duża kompresja zaczyna wydawać się sztuczna.
„X4: Foundations ma prawdopodobnie najbardziej wyrafinowane rozwiązanie tego konfliktu” – powiedział Lehahn. W najnowszej grze zespół łączy szereg rozwiązań. Zaczyna się od skalowanych poziomów technologii silników z coraz bardziej ograniczonym sterowaniem. Szybsze i mocniejsze silniki pozwalają na coraz szybsze podróżowanie po linii prostej lub po szynach.
Zespół wykorzystuje także koncepcję „bram skokowych”, aby w mgnieniu oka przeskakiwać ogromne połacie wszechświata, a także korzysta z teleportacji i przyspieszania czasu, aby podobnie skrócić podróż. Istnieją również autostrady kosmiczne z przyspieszeniem strumienia powietrza, które przyspieszają bieg wydarzeń.
Co ważne, gry X często dają graczom także inne zajęcia w przerwie w podróży kosmicznej. Dawanie graczom drobnych, spokojnych zadań lub innych rozrywek może pomóc w wypełnieniu długich odcinków nieprzerwanej podróży. Przede wszystkim Lehahn chce mieć pewność, że gracze dobrze się bawią.
„X4: Foundations to wciąż gra. Chcemy, aby była jak najbardziej realistyczna — pozwoliła graczom doświadczyć wszechświata i naprawdę uwierzyć, że „sektory” są nieskończone, planety mają rzeczywistych rozmiarów i można poruszać się względem planet, a nawet większych obiektów niebieskich. Jednak czasami, jeśli istnieje konflikt między zabawną rozgrywką a realizmem, być może będziemy musieli nieco pójść na kompromis w sprawie realizmu”.
Inne podejście
Zamiast kompresować przestrzeń w możliwy do zarządzania wycinek, zespół Elite Dangerous w Frontier Developments podejmuje znacznie bardziej ambitne wyzwanie.
„Mamy Drogę Mleczną w skali 1:1” – mówi producent wykonawczy Gauthier Verquerre. „Około 400 miliardów systemów gwiezdnych.”
Aby stworzyć tak rozległe płótno, zespół wykorzystuje technologię zwaną Stellar Forge, która wykorzystuje prawdziwe dane z katalogu astronomicznego i modeluje zjawiska takie jak zderzenia układów gwiazdowych oraz sposób formowania się gwiazd i planet w celu proceduralnego generowania układów. Systemy są generowane jednorazowo po odkryciu systemu i regenerowane w ten sam sposób za każdym razem, gdy gracz je odwiedzi.
Jednym z najbardziej onieśmielających wyzwań stojących przed Elite Dangerous jest to, że gra nie tylko modeluje galaktykę w skali makro. Musi także generować powierzchnie planet i wnętrza stacji kosmicznych, aby gracze mogli je eksplorować.
„W całym wszechświecie mamy do czynienia ze spektakularnymi zjawiskami gwiezdnymi, które gracze odkrywają każdego dnia” – powiedział Verquerre. „Odwrotną stroną tego jest to, że gracze spotykają się w tych samych układach gwiezdnych lub na powierzchni planet. Musimy przedstawić zarówno ogromną przestrzeń kosmiczną w skali 1:1, jaką mamy w grze dla elementów międzygwiezdnych, takich jak obłoki Lagrange’a czy mgławice, jak i osobistą skalę „Idę pieszo po osadzie planetarnej”.
Pomimo premiery w 2014 roku, gracze zbadali tylko niewielki ułamek przestrzeni symulowanej przez grę.
Według Verquerre: „Nadal ponad 99% wszechświata czeka na odkrycie, a każdy dowódca może jako pierwszy dodać swoje imię do systemu i powiedzieć: «Byłem pierwszym, który to zobaczył». W zeszłym roku dodaliśmy także Kolonizację Systemu, umożliwiając naszym graczom budowanie stacji kosmicznych i osiedli planetarnych. Było to dla nas naprawdę satysfakcjonujące, biorąc pod uwagę tempo, w jakim bańka się rozszerzała”.
Aby umożliwić graczom eksplorację tego niemal nieskończonego placu zabaw, Elite Dangerous (podobnie jak X4) przyjmuje podejście wielopoziomowe. Trzy metody podróżowania zapewniają coraz większą kompresję przestrzeni/czasu podróży.
„Istnieje Deep Space, gdzie statki poruszają się z «małymi» prędkościami (około 300 m/s, poniżej Macha 1), aby uzyskać dostęp do poszczególnych akcji rozgrywki, takich jak walka czy wydobycie” – powiedział mi Verquerre. „Supercruise, który jest zasadniczo formą podróży FTL w systemie przydatnym do skanowania, oraz Hiperprzestrzeń, w której gracze podróżują między systemami gwiezdnymi przez tunel”.
Niedawno w grze wprowadzono także czwarty poziom ruchu, nazwany Supercruise Overcharge, który umożliwia graczom poruszanie się po systemach gwiezdnych ze znacznie większą prędkością. Jednak nawet przy tak wielu systemach przyspieszających transport, pokonywanie tak niewyobrażalnie ogromnych odległości może pochłonąć ogromną ilość czasu, a Frontier starał się zapewnić, że podróż będzie usiana wydarzeniami i zarządzaniem zasobami, aby utrzymać zaangażowanie graczy.
„Wszystko zależy od gracza” – wyjaśnia Verquerre. „Odkrywcy często pragną odrobiny samotności lub nieoczekiwanego spotkania, podczas gdy nasi handlarze rozważają ryzyko, jakie niosą ze sobą. Zarządzanie paliwem i ciepłem jest na ogół kwestią pierwszoplanową; nikt nie chce zostać uwięziony w głębokim kosmosie! Istnieją również zakazy, w przypadku których dowódca może zostać wyciągnięty ze skoku i zostać ścigany”.
„Dodatkowo te długie podróże, które nasi gracze odbywają w głęboki kosmos, oznaczają, że niewielkie obrażenia sumują się, pęknięcia baldachimu i momenty napięcia odbierają piękno przestrzeni i niemal natychmiast przekształcają je w skrajny strach”.
Magia i podziw dla oszałamiającego ogromu przestrzeni to kluczowa część mistyki Elite Dangerous, której Verquerre nie może zabraknąć.
„Pamiętam podróż, którą odbyłem kiedyś do Beagle Point, jednego z najbardziej odległych systemów gwiezdnych w Elite Dangerous, i którą uważam za jeden z najbardziej pamiętnych momentów w moim życiu. Poczucie osiągnięcia w dotarciu do układu, który zaplanowałeś na koniec podróży, jest czymś bardzo namacalnym i zawsze sprawia, że nie mogę się doczekać kolejnej przygody”.
(Prawie) nieskończone wyzwanie
Gry kosmiczne nie omieszkają symulować skali kosmosu, ponieważ twórcom brakuje ambicji i wyobraźni.
Rzeczywistość jest taka, że wszechświat działa na skalę, która stanowi wyzwanie nie tylko dla zdolności stojącego za nim człowieka, ale także dla naszych maszyn do ich reprodukcji. Wypełnienie tej luki wymaga nie tylko większych map, ale także mądrzejszego projektu i uznania, że czasami podziw przed nieskończonością ma większe znaczenie niż liczby, które za nim stoją.
W „X4: Foundations” i „Elite Dangerous” można już grać na komputerze PC. Możesz także sięgnąć po książkę doktora Bennetta „Skala Wszechświata“, na Amazonie.
