Digital Foundry: Интервью с техническим директором 4A Games

Ни в одном консольном жанре нет столько конкурентов, как в FPS, где в основном конкурируют серии Call of Duty, Halo, Crysis, Killzone и Battlefield. Это франчайзы, у которых огромный бюджет, насчитывающий десятки миллионов. В эту драку полез недавно вышедший Metro: Last Light от разработчиков 4A Games, расположенных в Киеве. Этой игре явно недостаёт многомиллионного бюджета, но все же, не смотря на недостаток денег, в игре присутствуют отличное повествование истории, хорошая атмосфера и огромное количество технологий.

Последнее – это то, на чём мы акцентируем внимание в статье. Сегодня мы поговорим с техническим директором 4A Games – Олесем Шишковцовым. Прямой, абсолютно открытый, очень самоуверенный и увлечённый тем, что он делает, Шишковцов – идеальный кандидат для интервью. И когда Deep Silver дали нам возможность поговорить с ним, мы не могли отказаться.

В этом интервью, мы обсудим некоторые технические новшества, найденные в Metro: Last Light, мы узнаем некоторую “закулисную” информацию о том, как 4A Games работали с архитектурой Playstation 3, и, возможно, что мы получим информацию о долгосрочности потенциала консолей следующего поколения от человека, который ясно знает этот материал.

Digital Foundry: Прошло три года с выхода Metro 2033. Жанр шутера от первого лица всегда был чем-то вроде технологической гонки вооружения и, начиная с выхода Metro 2033, появились Battlefield 3, два Crysis, Killzone 3 и Halo 4. Каковы ваши успехи с внедрением новых технологий в движок за последние несколько лет, и до какой степени 4A Engine конкурентоспособен с этими многобюджетными играми?

Олесь Шишковцов: Вообще, технологии всегда ограничиваются платформами/железом, для которых они делались. Для меня графически Battlefield 3 был интересен из-за освещения.  Crysis 3 был интересен способом фальсификации глобального освещения [GI].  Первые две части мне небыли интересны вовсе (Это была шутка).

Но графика это не единственный аспект, который относится к технологиям. Например, подход в Killzone 3 к AI, HDR звук в Battlefield 3 или автоматизированные LOD’ы в Halo 4… Я даже не говорю об исследованиях в области анимации персонажей, особенно лицевой.

Хорошая вещь для нас состоит в том, что у нас есть действительно талантливые инженеры, и мы 80% времени пробуем эти идеи, а остальные 20% времени мы сосредотачиваемся на какой-то одной. Таким образом, расходы на исследования превышают расходы на создание новой игры в два раза (Снова шутка… но теперь только отчасти).

Digital Foundry: Metro 2033 был вашим первым консольным проектом. Какие главные уроки были извлечены из работы с железом консолей, и какие технические улучшения вы хотели бы внести в Metro: Last Light?

Олесь Шишковцов: Мы с самого начала были хорошо подготовлены к консолям, потому что сам движок был первоначально разработан с расчётом на консольные версии, но я не говорю, что мы не сталкивались с несколькими неожиданностями. Например, я был просто удивлён, когда узнал, что простое проигрывание видео со встроенным декодером на Xbox360 забирает себе 10% всей доступной памяти! Конечно, мы не использовали его.

В общем, это последовательная нехватка памяти и вычислительной мощности в дополнении к вечной борьбе со временем отклика DVD диска. Так же, за некоторым специфичным материалом нужно часто обращаться к справочникам, что немного напрягает.

Этот опыт определённо окупается. Даже прежде, чем мы начали работу над Last Light (хотя Metro 2033 уже был запущен на PS3, чтобы подтвердить работу технологий) мы в большей степени сосредоточились на улучшении использования памяти. Например, мы полностью обновили нашу систему анимации (она использует много памяти), мы добавили сложное сжатие VBR. В результате - раньше набор анимаций на уровень весил 90мб (в 2033), теперь он весит 20мб (в Last Light), что является внушительным результатом, так как теперь общее количество анимаций увеличилось более чем в два раза.

Digital Foundry:  Вы создали 4A Engine с расчётом на PS3 версию, но Last Light – первая игра из серии Metro на консоли от Sony. Как движок работал на этом железе? Каковы были проблемы в работе с RSX и как вы использовали SPUs? Вы следовали за установленным образцом переноса части кода с GPU на SPUs?

Олесь Шишковцов: Нет, это не было так сложно. Если какая-то часть кода снижает FPS (Frame Per Second), то переместите её в SPUs и забудьте об этом. Мы построили простую и красивую систему, с помощью которой мы можем выполнять некоторые задачи синхронно.

Фактически, выполнение, когда вы смотрите на полную систему, полностью асинхронное. Прямые и косвенные издержки разгрузки составляют менее чем 15 микросекунд (как замечено по PPU), таким образом, каждая часть кода, которая делает больше, чем может выполнить, может быть разгружена. Всё, что мы делали, это находили причину замедления работы, затем перемещали её в SPUs. В результате, в полной версии игры есть почти 100 различных задач для SPU, которые выполняются 1000 раз за кадр.

Что касается RSX, единственная вещь, которую мы разгружаем от него до SPUs изначально, это post-AA. Нам не хватало главной памяти, чтобы разгрузить что-нибудь ещё.

Кроме этого, только GPU работает над задачами GPU. Да, мы оптимизировали для него как сумасшедшие. Все затенения, геометрия и особенно тени были чрезвычайно оптимизированы. Вы знаете, что RSX способен к пиксельной обработке, но он не очень хорош в обработке полигонов.

Однако этого не было достаточно, и мы немного уменьшили разрешение, но смягчили это хорошим сглаживанием и апскейлом. В итоге PS3 версия практически неотличима от Xbox360-версии, если даже не немного лучше в некоторых аспектах.

Digital Foundry:  В нашем прошлом интервью, вы сравнивали CPU Xbox360 с Nehalem (архитектура первого поколения Core от Intel) с точки зрения производительности. Таким образом, с чем вы сравните Cell в Playstation 3? И с точки зрения PC, работа CPU действительно ушла дальше после Nehalem, или она до сих пор топчется на месте?

Олесь Шишковцов: Трудно сравнивать такую разную архитектуру. SPUs очень быстро работает даже с обычным C++ кодом, но замедляется на DMA, если вы не постараетесь скрыть время задержки.

С точки зрения PC мало чего изменилось. Несомненно, CPU сегодня быстрее, но общая тенденция для людей двинулась к мобильным и/или более дешёвым решениям. Таким образом, в результате люди, спустя столько лет, всё дальше покупают процессоры со старым Nehalem.

Digital Foundry: Три года подряд Metro 2033 используется, как бенчмарк для PC и для тестирования CPU/GPU. “Линия фронта” – легендарная, как бенчмарк, миссия, так как на ней проседает FPS даже на топовых видеокартах, таких как GTX 680. Какой прогресс сделали Nvidia и AMD в своих видеокартах, начиная с выхода Metro 2033?

Олесь Шишковцов: По каким критериям? Чистая производительность? Производительность на транзистор? Производительность на ватт?

Например, Nvidia сейчас производит две совершенно разные архитектуры – одна хороша для игр, другая для вычислений. Как консольный разработчик, я бы предпочёл прежнюю архитектуру, даже если бы она была немного не сбалансированной, но с большим потенциалом. Как PC разработчик, я бы предпочёл последнюю – ту, которая последовательно и автоматически работает с максимальной нагрузкой, даже если они тратят кучу транзисторов на это.

Digital Foundry: Есть мнение, что Last Light более сложен и более оптимизирован на этот раз, и с GTX 680 можно играть на максимальных настройках, а так же играбельно на Intel HD 4000, но на минимальных. Насколько масштабен был подход к оптимизации?

Олесь Шишковцов: Максимальные настройки - это с 4x SSAA, полной тесселяцией и Physx? Нет, это не играемо на моей GTX 680, лично для меня. То, чего мы пытались достигнуть в этот раз, это улучшение качества картинки, с работой уровня Metro 2033. В итоге, игра получилась немного быстрее и, при этом, обеспечивает игрока наиболее красивыми визуальным эффектами.

Intel HD 4000 идёт наравне с консолями текущего поколения. Главная проблема – пропускная способность памяти, из-за неё не получится поиграть в 1080p и 30FPS, но в 720p будет вполне играемо.

Digital Foundry: Вы ранее говорили о производительности Haswell (Core 4го поколения от Intel). Как вы знаете, встроенная графика от Intel обладает не лучшей репутацией. Что вы думаете о новой архитектуре?

Олесь Шишковцов: Она намного лучше/быстрее с точки зрения вычислений, но пропускная способность до сих пор хромает. Фактически, я не знаю, как Intel/AMD решит эту проблему для их APU/SOC/Чего-либо ещё в ближайшем будущем. Мы увидим многоканальную DDR3 или GDDR5, или же они будут увеличивать кэш, как сделали в Intel?

Digital Foundry: Metro 2033 была очень красивой игрой, но Last Light – это явный скачок вперёд. До какой степени это можно отнести к новым особенностям движка и оптимизации?

Олесь Шишковцов: Я бы сказал 50/50 результат улучшенного движка и работы отличных технических художников, которые и просили те улучшения в движке.

Digital Foundry: Мы предполагаем, что ваша команда дизайнеров много чему научились, при работе с Metro 2033, и что этот опыт использовался для улучшений результатов в новой игре?

Олесь Шишковцов: Определённо. Поскольку движок развивался во время разработки игры, для людей несколько сложно было отслеживать, какие новые возможности появились. Для Last Light стартовая точка была намного выше, чем с 2033, таким образом, все особенности Metro 2033 использовались в большей степени.

Digital Foundry:  Вы сделали действительно колоссальный скачок с точки зрения освещения в Last Light. Вы просто использовали больше возможностей движка, или улучшили его?

Олесь Шишковцов: Мы полностью изменили модель освещения, добавили несколько типов освещения и сделали много средств для управления им. Система материалов была так же улучшена. Сила отражений может контролироватся как свойствами материала так и источником света, что полностью противоречит физике, но даёт больше свободы художникам.

Digital Foundry:  Умный искусственный интеллект необходим для хорошего шутера, и ваше решение в 2033 было довольно внушительным, особенно в стелс-миссиях. Насколько подробно вы остановились на этом для Last Light?

Олесь Шишковцов: Основы – те же самые, потому что решения, принятые в 2033, были правильными. Дьявол находится в деталях, потому что линия между плохим и хорошим AI очень тонка. Некоторое время назад я был на одном выступлении на GDC, где один из парней DICE (жаль,  что я не помню его имя, и при этом не помню, о каком проекте он точно говорил) говорил, что для своего проекта они изменили всего одну вещь в AI:  среднее время, через которое враг убивает вас, они разделили на два.

И в итоге, все рецензенты и игроки хвалили этот AI.  И это были те же самые рецензенты и игроки, которые обвиняли этот AI в предыдущем проекте. Линия действительно тонка. Я просто хочу сказать, что идеальный AI можно создать только с помощью согласованных действий между дизайнерами уровней, AI и программистами и аниматорами.

Digital Foundry: В Metro: Last Light есть сцены, где действительно большое количество NPC. Это приносило вам какие-нибудь проблемы с технологиями движка и производительностью?

Олесь Шишковцов: Хм… иногда да. Бывали различные случаи на 360 и PS3. Чтобы всё работало нормально, мы улучшали игровую логику/AI и анимацию. В итоге мы получали продукт, который работает довольно стабильно. И я хотел сказать, что PS3-версию было оптимизировать легче, так как в такие моменты можно многие задачи GPU перекинуть на SPU и всё.

Digital Foundry: В Metro: Last Light очень богатая основная сюжетная линия. Были какие-либо требования от неё, которые просили бы использовать технологии?

Олесь Шишковцов: Кроме большого количества наружных сцен с большими локациями – нет. Конечно, мы сделали много мелочей, такие как комплексная пост-обработка, продвинутая физика, анимация местности и т.д. Но их слишком много, чтобы говорить о них.

Digital Foundry: Вы работали над тесселяцией с энтузиазмом в Metro: Last Light. Поддержка тесселляции означает, что было много работы для ваших художников? Или технология может экстраполировать новые полигоны от стандартных моделей?

Олесь Шишковцов: Да, к сожалению это действительно означает больше работы. Технологии можно применить для тесселяции любой модели и выполнить её качественно, без швов или мерцаний – но не в этом проблема. Проблем состоит в том, чтобы применять её только тогда, когда это необходимо, и настроить её так, чтобы модель хорошо выглядело – вот это большая работа.

Digital Foundry: Тесселяция часто убивает частоту кадров во многих играх, всё же работа, которая выполняется в Last Light, довольно легка. Каково объяснение?

Олесь Шишковцов: Потому что мы делаем полностью отложенный рендеринг, а не что-то промежуточное. Это даёт нам много преимуществ, но одно из них – мы можем использовать грубые модели для карт теней без артефактов, подразумевая, что мы платим за тесселяцию только однажды. Однако, настройки тесселяции “Очень высоко”, вероятно, слишком трудны для большинства видеокарт на рынке.

Digital Foundry: Давайте поговорим о консолях следующего поколения. Каков ваш взгляд на общий дизайн с точки зрения мощности CPU и GPU?

Олесь Шишковцов: Мы говорим о PS4, верно? Я очень взволнован и CPU и GPU. Jaguar – вполне прилично сбалансированная архитектура, да и ещё с 8ми ядрами. Я всегда хотел в консолях и PC  много “относительно слабых” ядер, вместо единственного мощного ядра, потому что легче распараллелить задачи на несколько ядер, чем писать всё одним циклом на одном ядре. 

Много более мощных ядер было бы ещё лучше, но тогда нас оставят без GPU! В отношении графического ядра – оно великолепное, просто великолепное. Это современное высокоэффективное устройство с унифицированной памятью и несколькими вычислительными блоками. Возможности коммуникаций CPU-GPU-CPU бесконечны, мы легко можем ожидать, что в играх, например, планирование/выполнение плана маршрута AI станут для GPU обычной задачей.

Digital Foundry: Если поставить 8GB GDDR5 в Playstation 3, то это как-нибудь изменит игру? Насколько она важна для PC, если даже в GTX 680 есть только 2GB GDDR5?

Олесь Шишковцов: RAM действительно, действительно важна для игр, но будет она полезной или нет, всё зависит от пропускной способности CPU и времени отклика HDD. Я думаю, что они помещают немного больше RAM, чем необходимо для игр следующего поколения. Они это сделали, чтобы можно было украсть немного памяти для потребностей OS, что, впрочем, они и сделали.

Digital Foundry: Последние несколько лет мы видели тонну плохо оптимизированных портов консольных игр на PC. Переход к x86 архитектуре на консолях – это хорошо или плохо для портов на PC?

Олесь Шишковцов: В основном – хорошо, особенно для инди-разработчиков. Вы должны понять, что x86 намного дружелюбнее для новичков, по крайней мере, из-за его упрощенной модели памяти. Ну и, конечно же, чем меньше времени мы тратит на оптимизацию для определённой платформы, тем больше у нас остаётся времени для введения инноваций.

Digital Foundry: Вы думаете, что CPU в консолях следующего поколения “относительно слабый” (по сравнению с PC, по крайней мере). Получается, что все технические инновации в играх будут из вычислений GPU?

Олесь Шишковцов: Нет, вы просто не можете сравнивать консоли и PC напрямую. Консоли могут сделать PC железо, по крайней мере, в 2 раза мощнее из-за фиксированного железа и низкого уровня доступа к железу.

Возвращаясь к вопросу, да, да и да. Есть некоторые вещи, которые более эффективно работают на GPU. Я думаю, что в играх, которые выйдут на старте консоли, не будет использоваться GPU на максимум, но во время жизненного цикла консоли мы увидим много невероятных и инновационных вещей, просто благодаря именно GPU.

Digital Foundry: Ранние работы на PS4, которые мы видели, кажется, использовали 2x MSAA или post-AA. Как вы думаете, сможет ли ваша команда сделать SSAA/AAA в играх на консолях следующего поколения?

Олесь Шишковцов: Что касается SSAA, то, скорее всего, да. А вот post-AA всегда использовался в прошлом, и будет использоваться в будущем. И вообще, сглаживание – это работа программистов 3D графики, а не некоторые волшебные особенности железа.

Digital Foundry: Мы видели, что Unreal Engine 4 отстраняется от реального глобального освещения [GI] в реальном времени. Это слишком сложно, даже для консолей следующего поколения? Вы можете рассказать нам о вашем GI решении?

Олесь Шишковцов: На самом деле, у нас не истинное глобальное освещение, но это действительно продвинутый алгоритм, который выдаёт убедительные результаты. Да и вся эта вокселизация и трассировка лучей слишком трудны, даже для видеокарт, подобных Titan.

Я делал много исследований в области GI во время нашего последнего проекта, но мы не использовали это в Metro: Last Light. Основная проблема – это когда художник делает освещение для PC (с GI), то это выглядит ужасно на консолях текущего поколения (без GI). Консоли следующего поколения решат эту проблему, позволяя нам использовать GI в реальном времени, таким образом, и PC и консоли следующего поколения получат его. 

Digital Foundry: Насколько это финансово реально, сразу бросить Xbox360 и PS3 и делать игры для консолей следующего поколения? Какие улучшения в рендеринге вы надеетесь увидеть в играх следующего поколения?

Олесь Шишковцов: Кажется, что лично мы, сразу перейдём на следующее поколение. Мы в настоящее время сосредотачиваемся на одном важном аспекте наших игр – персонажи. Я подразумеваю, что мы работаем не только над внешностью, но также находимся в глубоком исследовании в области правдоподобной анимации и движений. Вкратце это – полностью физическая симуляция всего тела с анимацией, основанной на захвате движений.

Это всего один пример. Вся игровая индустрия была сдержана консолями текущего поколения, потому что они очень важный источник дохода. Теперь же у нас будет железо, превышающее по мощности прошлое, как минимум в 10 раз, и это невероятно. Мы можем ожидать, что скоро в каждой игре будет GI. Будет редкостью увидеть что-либо без тени. Каждый персонаж будет тесселирован и хорошо анимирован. Мы забудем о дыме, который не будет отбрасывать тени и т.д., и т.д. – будут действительно великие времена.

Я не говорю, что мы решим все проблемы сразу, и результат будет доступен в каждой игре на каждой консоли, но в 10 раз больше мощности - это очень сильное основание для начинания исследований в области компьютерных технологий для игр.