عن طريق صفحات موقع ترو جيمنج الرائد في عالم ألعاب الفيديو ، نقدم إليكم هذه المقالة التي ستعنى بشرح عدد من أهم التقنيات الرسومية ، القديمة منها و الحديثة ، و بالحديث عن ألعاب الجيل الحالي بالأخص ، لو كان لي أن أصف هذا الجيل رسوميا بكلمة واحدة ، لوصفته بأنه جيل المؤثرات ، بما يتضمن الإضاءة و الفيزيائية و ما إلى ذلك ، فالتقنيات الرسومية الجديدة استعملت بشكل مكثف على عكس الأجيال السابقة لمحدودية قدرات الأجهزة آنذاك ، آملين أن نوفق في تقديم ما يكفي من معلومات لتوضيح الخلفية حول أشهر التقنيات المستعملة و بعض المصطلحات الرسومية كذلك .
Mode 7
و هي واحدة من أقدم الخواص الرسومية في تاريخ ألعاب الفيديو ، استعملت بالأصل لتعطي بعض الألعاب ثنائية الأبعاد طابعا ثلاثي الأبعاد ، و ذلك عن طريق تحريك الطبقات الموجودة في الخلفية أو تغيير حجمها مما يخدع المشاهد الذي يظن بأن المنطقة التي يلعب بها بأكملها تتغير ، و لإعطاء الإحساس بالعمق و الأبعاد ، يقوم المطورون بتطبيق “المنظور” أو الـPerspective . من أشهر الألعاب تأدية لهذه التقنية .. فاينل فانتسي السادسة – سوبر ماريو كارت – كرونو تريجر .
Anti Aliasing
تستخدم هذه التقنية الرسومية لتنعيم الحواف Outline الخشنة ، مما يجعل المشهد أكثر حدة ووضوحا بكثير ، يذكر بأن هذه التقنية من التقنيات التي تسبب الإجهاد على البطاقة الرسومية المسكينة ، و من الممكن الاستعاضة عنها أيضا برفع الـResolution ، إلا أننا في الواقع نفضل الـAnti Aliasing على ذلك حيث أن رفع دقة العرض لا يعطي ذات النتيجة .
Texel
اذا كانت وحدة البناء الأساسية في جسم الانسان هي الخلية ، ووحدة البناء الأساسية في الصور هي البيكسلز ، فإن وحدة البناء الأساسية في الـTexture أو الأنسجة هي التكسل ، و هي مزيج من كلمة Texture Element .
Bump Mapping
واحدة من أشهر التقنيات الرسومية و أكثرها استعمالا ، و قد كانت محور الحديث لدى الكثيرين و خاصة عند صدور جهاز مايكروسوفت إكس بوكس ، و بعض الألعاب كـDoom3 للمبرمج المبدع جون كارماك ، تقوم هذه التقنية باختصار بإضافة النتؤات على أسطح الأجسام التي نراها ، على سبيل المثال ، عجل سيارة .. سيبدو للناظر كمجسم أسطواني خالي من التفاصيل ، أما باستخدام الـBump Mapping ، فسنستطيع أن نرى كافة التفاصيل على الإطار من تعرجات و سيبدو أقرب للواقع بكثير ، حسنا كيف يتم ذلك ؟ عن طريق عمليات حسابية تطبق على كل بكسل ، و تقوم بتغيير درجة الضوء/الظل على حسب موقع البكسل و ارتفاعه ، البيكسل المواجه للضوء سيمنح درجة إضاءة فاتحة على عكس البيكسل المنخفض الارتفاع الذي سيتم تعتيمه ، مما يجعل سطح الشكل الذي نراه مليئا بالنتؤات التي تحمل التفاصيل الواقعية لمظهر هذا الجسم ، بدون أن نقوم بتجسيم هذا السطح بالفعل .
( الصورة في الأعلى بدون استعمال التقنية ، الصورة الثانية مع استعمالها ، حسنا ، فرق كبير أليس كذلك ؟ في الواقع فالسطح لا زال كما هو بدون تغيير في بنيته الإنشائية ، التغيير ناتج عن طريق التلاعب بالضوء و الظل لكل بيكسل بحسب ارتفاعه )
Normal Mapping
تقنية تستخدم أيضا لإظهار تفاصيل الأجسام بدون استخدام المزيد من المضلعات ، و في الواقع فهي أحد تطبيقات الـbump mapping ، و على أي حال .. فهذه التقنية شهيرة للغاية و هي من أكثر التقنيات استعمالا و خاصة في ألعاب كل من إكس بوكس 360 و بلاي ستيشن3 ، وهي تستخدم أسلوبا مختلفا قليلا عن ذاك في الbump mapping . الفرق بين التقنيتين من الصعب توضيحه قليلا ، التقنية الأولى بالأعلى تعتمد في حسابها على صورة رمادية للسطح المراد إضافة التفاصيل عليه ، و الصورة الرمادية تحتوي على الأبيض عند النقاط الساطعة ، و الأسود عند النقاط المعتمة ، و ما بينهما يدرج بالألوان الرمادية حسب قربه أو بعده من الضوء ، فيما تستعمل تقنية النورمال مابنج صورة أكثر تعقيدا تحتوي على قنوات X –Y –Z ، حسنا قيم كل قناة تعبر عن إحداثيات السطح في النقطة المقابلة للتيكسل ، و باستخدام مجموعة مدخلات تحتوي الكثير من التفاصيل ، فإنها تحل تماما مكان السطح القديم المستخدم في البداية و تعطينا هيكلا مليئا بالتفاصيل ، و لتوضيح الأمر بشكل أبسط ، البمب مابنج تستعمل فقط “ارتفاع” البيكسل في تحديد الدرجات اللونية ، فيما تستعمل النورمال مابنج المحاور الثلاث ، الطول و العرض و الارتفاع ، مما يسمح بمشاهدة مجسمات أكثر تفصيلا بكثير .
( شاهد الفرق في موديل السيارة لدى استعمال الخاصية في الجزء الأيمن من الصورة )
Parallax Mapping
من التقنيات الرسومية الحديثة ، و هي في الواقع تحسين للنورمال مابنج و البمب مابنج ، و تستعمل لإعطاء العمق للأسطح التي كانت تبدو و كأنها ملساء ( كالجدران ) حيث ستبدو الان و كأنها تحتوي على عمق و نتؤات بارزة ، و من الألعاب الحديثة التي استعملت هذه الخاصية ، أوبليفين ، جراند ثيفت أوتو الرابعة و هيلو الثالثة
Specular Highlight -Bloom Effect
خاصية تضيف اللمعان في مناطق معينة على الأسطح المقابلة للضوء بزوايا محددة و تمنحها مظهرا أكثر واقعية
( شاهد النقاط المضيئة في الصورة اليسرى )
اما البلوم ايفيكت، هي أحد التقنيات المهمة في مجالات الإضاءة و هي تعطي توهجا للأماكن ذات الإضاءة العالية بشكل يوازي الصور الرقمية ، كمثال لو وضعنا أحد الأشخاص في منطقة ذات ضوء عالي ، فستتسبب الإضاءة بما يشبه التداخل على أطراف جسم الشخص و تجعلها براقة للغاية ، و تزيد الظلمة في المناطق التي لم يتعرض لها الضوء من جسم الشخص ، و هذه التقنية تعتبر قديمة نوعا ما في الوقت الحالي ، إذ أن الألعاب الحديثة للغاية تستعمل تقنية HDR التي سنشرحها لاحقا ، و من الألعاب الشهيرة التي تستعمل هذا النوع من الإضاءة ( البلوم ) بشكل ممتاز ، مترويد برايم3
( الصورة اليمنى طبقت عليها مؤثرات البلوم )
HDR
اختصار لـHigh Dynamic Range ، و هي أحدث التقنيات الرسومية المعنية بالإضاءة ، و هي مطبقة بشكل واسع في العاب كل من البلاي ستيشن3 و الإكس بوكس 360 ، و قد ظهرت هذه التقنية في لعبة لأول مرة عن طريق محرك سورس الخاص بالعباقرة في شركة Valve ، و ذلك عن طريق مرحلة شهيرة للعبة هاف لايف2 تدعى half life 2 : lost coast
و لفهم هذه التقنية تماما ، و التي تقوم بحساب الضوء بطريقة واقعية للغاية و تظهره بشكل مذهل ، دعونا نضرب مثالا بسيطا ، الرسوميات العادية التي لا تستعمل هذه التقنية ، تظهر فيها بعض المناطق المعتمة بلون أسود تماما ، بينما تكون المناطق ذات الإضاءة البرّاقة بيضاء تماما أيضا ، باستخدام هذه التقنية ، المناطق البراقة و المعتمة ستظهر بدرجات الضوء الحقيقية و الواقعية تماما بالإضافة إلى تفاصيل الرسوم الأصلية التي تعرضت للضوء ، هذه التقنية تسمح بإظهار إضاءة خلابة و مدهشة للغاية في الألعاب التي تستعملها بشكل دقيق ، و لعل أحد الأمثلة عليها هي اللعبة التحفة أوبليفيون ( يبدو بأننا سنذكرها كثيرا ! ) بالإضافة إلى اللعبة الأفضل حتى الان في استعمال هذه الخاصية و هي Crysis
( مرحبا ! أتذكرونني ؟ هذه لعبة أوبليفيون تتحدث ، و نحن نجيب .. و من ينساك ؟ حسنا .. المشهد يبدو واقعيا للغاية مع هذه الإضاءة الديناميكية )
Motion Blur
خاصية رسومية جميلة تتسبب بتشويش أو ضبابية لإعطاء الحس بالحركة و السرعة العالية ، رأيناها كثيرا في سلسلة ألعاب السباقات الشهيرة Need For Speed
Anisotropic Filtering -Soft Shadows
تعمل تقنية تصفية الصورة ( الشهيرة للغاية بالمناسبة ) على مبدأ خدعة بسيطة ، و هي إضافة ضبابية على المشاهد البعيدة مما يجعل تفاصيلها غير واضحة ، و عندما تقترب منها فهي تظهر لك بمزيد من الوضوح ، و لكما كانت درجة التصفية أعلى ( بمعنى اخر ، كلما كنت قادرا على مشاهدة التفاصيل لمسافات أبعد ) كلما كان أفضل لجودة الصورة ، إلا أن هذه العملية تعتبر مرهقة نوعا ما للبطاقة الرسومية .
Soft Shadows
يطلق هذا المصطلح على الظلال الناعمة ( ليست طبقة سواد فحسب ) و التي تحمل درجات داكنة مختلفة قريبة من الواقع.
Ragdoll Physics
في السابق و عندما كانت الشخصيات ترتمي على الأرض ، كان المبرمجين يقومون ببرمجة المشهد بالتحريك Animated ، و ذلك لمحدودية قدرات الأجهزة في ذلك الوقت ، أما الان فأصبح من الممكن محاكاة طريقة ارتماء الأجسام بشكل واقعي Simulated بحسب نظام خاص باللعبة ، و تعرف العملية بـRagdoll Physics .
و من الجدير بالذكر بأنه و باستعمال هذه التقنيات الرسومية و غيرها ، يقوم المطورون بإنتاج الكثير من التطبيقات الأخرى المختصة بمعالجة أمور معينة ، كالغبار و التراب و الغيوم و قطرات المطر و غير ذلك
و لإعطاء أمثلة على ذلك ، سنقوم بشرح التقنيات المستعملة في المحرك الرسومي الشهير CryEngine2 و الذي يعتبر قمة ما وصل إليه العالم الرقمي حتى اليوم
PolyBump 2 –
Real Time Lighting and Dynamic Soft Shadows
يمكن استخدامها كأداة لوحدها أو من ضمن أدوات الثري دي ماكس ، هدف هذه الأداء ان تشكل أجسام عالية التفاصيل و الدقة بمساعدة الـnormal maps باستخدام عدد قليل من المضلعات ، و بالتالي عبء أقل على الجهاز و سرعة أكبر في عملية المعالجة .
مؤثرات ظل عالية الكثافة و الدقة و تعكس الزوايا بدقة و بشكل مثالي ، الظلال تظهر بشكل واقعي ناعم بدرجة إضاءة مقاربة للواقع ، و تعتبر متغيرة و متحركة حسب مصادر الإضاءة نفسها .
Volumetric, Layer and View Distance Fogging –
Normal Maps and Parallax Occlusion Maps
تأثيرات عالية للغيوم و الضباب على بيئة اللعبة ، من ناحية التباين في بيئة اللعبة و مدى الرؤية المتاح ، حيث تظهر المؤثرات الضبابية بشكل واقعي على كافة الأجسام ثلاثية الأبعاد باللعبة
النورمال مابس شرحناها بالأعلى، لكن الـParallax OM اما خرائط Parallax (الصورة الاولى) هي خاصية جديدة و هدفها إعطاء تأثيرات بالعمق و الفراغ في الأجسام التي تراها ، بالطبع فكرايسس ليست أول لعبة تستعمل هذه الخاصية .
Real Time Ambient Maps –
Subsurface Scattering
هدف هذه التقنية اعادة حساب كمية الضوء التي ينبغي أن تظهر داخل المناطق المغلقة عند التعرض لمصادر الإضاءة ، و ذلك لتحسين جودة المؤثرات البصرية عند تطبيق الضوء و الظل لكل بيكسل في الوقت الحقيقي
الغرض من هذه التقنية هو محاكاة الضوء بالدرجة و اللون عندما يمر من أسطح شبيهة بالسطح الثلجي و الجليد ، يمكن استخدامها أيضا لإكساب البشرة أو النباتات مظهرا طبييعا
Eye Adaptation & High Dynamic Range (HDR) Lighting
تقوم هذه التقنية بطريقة استقبال الضوء التي تتعرض له عين الإنسان كما في الواقع و خاصة مع التغييرات الفجائية في الإضاءة ، أما تقنية HDR الشهيرة و التي أصبحت اساسية في معظم ألعاب الجيل الجديد فهي تقوم بمحاكاة الإضاءة الطبيعية بطريقة واقعية للغاية من ناحية التباين و شدة السطوع و ذلك بتغيير درجة الضوء و الظل على الأجسام و الكثير من الحيل التقنية الأخرى .
و قد شرحنا هذه التقنية بالتفصيل بالأعلى .
Motion Blur & Depth of Field
سنقدم هنا توضيح اخر لتقنية موشن بلور الشهيرة ، حيث تعمل على إعطاء التأثير الذي تعطيه الكاميرا الرقمية عند تصوير أجسام سريعة باستخدام سرعة منخفضة للغالق ، أما عمق المجال فيعمل على محاكاة تركيز عين الناظر لبقعة معينة تظهر بشكل واضح للغاية مما يجعل من باقي البقع تظهر بشكل غير واضح لأن العين لا تركز بالنظر عليها ، و هي من أروع الخواص الرسومية بالمحرك من وجهة نظري الشخصية .
Light Beams & Shafts
هدفها محاكاة الظل و الإضاءة على الأجسام الصلبة أو الأجسام كثيفة التفاصيل
High Quality 3D Ocean Technology
مياه المحيط لم تبد أبدا بهذه الواقعية من قبل ، مع إضافة تأثير الرياح و محاكاة تكون الأمواج باستخدام درجات الظل و الضوء المناسبة
Advanced Shader Technology –
Terrain LOD Management Feature
نظام يعمل على جمع العمليات الحسابية و الأنسجة بطرق لا محدودة لإعطاء تأثيرات مبهرة ، كمؤثرات البلل و الأسطح المتجمدة أو المتشققة أو النوافذ ، أو ( كمثال ) ثقب ناتج من رصاصة حيث يعمل هذا النظام بشكل طبقي بين المؤثر المطلوب و الأسطح النسيجية الأخرى .
خاصية تسمح بعرض الأجسام القريبة بكمية جيدة من التفاصيل ، فيما تسمح بعرض المجسمات البعيدة بمدى يصل إلى 8 – 16 كم ، و ذلك بأقل استخدام ممكن للمعالج و الذاكرة .
و من المحركات القوية الأخرى ، محرك UnrealIII و الذي شكل ثورة حقيقية عندما ظهر لأول مرة ، و حققت اللعبة المبنية عليه Gears of War ضجة عارمة عندما ظهرت لأول مرة
و هناك أيضا محرك Project Offset الذي تمت برمجته من قبل 3 من الشباب فقط ، و لكنه و بالرغم من ذلك يحتوي على كافة التقنيات الحديثة
يذكر أيضا بأن شركة Epic تعمل على تطوير محرك أنريل بنسخته الرابعة ، و ذلك بشكل مخصص لأجهزة الجيل القادم ( كونسولز ) ، و بالتأكيد سينقل لاحقا لأجهزة الحاسب الشخصي فيما بعد .
و بذلك نكون قد انتهينا بعون الله من شرح العديد من التقنيات الرسومية ، و تذكروا بأن ما يعتبر ثورة في عالم اليوم ، ربما يصبح “متخلفا” و عديم الفائدة في المستقبل القريب ، و عالم الرسوميات ثلاثية الأبعاد لا زال يقفز خطوات واسعة مع كل دقيقة تمضي .
