Co to jest silnik gry?

Silnik gry to środowisko programistyczne do projektowania interaktywnych doświadczeń. Deweloperzy używają silników gier podczas głównych etapów rozwoju: budowania i testowania. Silniki gier są wdrażane na różnych platformach. Wykorzystanie tego mechanizmu ujawnia, jak programy cyfrowe działają w czasie rzeczywistym i złożonych symulacjach, dzięki czemu twórcy nie piszą kodu niskopoziomowego od zera.

We współczesnej architekturze rozwoju oprogramowania, pętle czasu wykonania są zarządzane przez kilka równoczesnych systemów, w tym takie funkcje jak renderowanie w czasie rzeczywistym, dynamika przestrzenna, przetwarzanie dźwięku i wykonywanie skryptów. Każdy podsystem przetwarza dane wejściowe użytkownika i dostarcza dane wyjściowe w czasie rzeczywistym.

• Silnik renderujący (Potok graficzny): Ten podsystem przekształca dane 3D, mapowania tekstur i matematyczne modele światła w siatki pikseli 2D, które mogą być wizualnie prezentowane użytkownikom.
• Silnik fizyki: Ten podsystem uwzględniał teorie kinematyki, dynamiki ciała sztywnego, grawitacji, kolizji oraz wyspecjalizowane równania do modelowania efektów.
• Silnik Audio: Ten podsystem odpowiada za wszystko, co związane z dźwiękiem, takie jak lokalizacja dźwięków 3D, miksowanie dźwięków, ładowanie dźwięków; oraz odtwarzanie sygnałów i dźwięków tła.
• Komponent Skryptowy i Logika: Ten podsystem definiuje zachowanie i zasady gry, implementuje sztuczną inteligencję gry oraz interakcję/wprowadzanie danych przez gracza, w oparciu o zdarzenia zaprogramowane przez projektantów.

Te funkcje można zaobserwować w różnych popularnych produktach komercyjnych. Na przykład, Unreal Engine firmy Epic Games napędza kinowe tytuły o wysokiej wierności, podczas gdy ekosystem Unity Technologies wspiera ogromną większość gier mobilnych multiplatformowych.

Silniki gier są kategoryzowane na podstawie ich celów i docelowego sprzętu:

• Silniki 2D są specjalnie opracowane do zarządzania sprite'ami w środowisku 2D, ruchem opartym na siatce oraz manipulacją pikselami. Obejmują one RPG Maker i GameMaker.
• Silniki 3D są specjalnie zaprojektowane do manipulowania macierzami, obliczania oświetlenia w przestrzeni, efektów wolumetrycznych oraz obliczeń geometrycznych w trójwymiarowym układzie współrzędnych. Silniki te obejmują Unreal Engine.
• Frameworki mobilne: Stworzone specjalnie dla architektur ARM o niskim poborze mocy, sterowania dotykowego, optymalizacji zużycia energii i typowych ograniczeń pamięci występujących w smartfonach.
• Silniki internetowe: Skonfigurowane do działania w przeglądarkach z technologiami WebGL, WebGPU i WebAssembly bez potrzeby oddzielnego etapu pobierania (np. PlayCanvas lub Phaser).
• Silniki modułowe: Elastyczne struktury wtyczek, które pozwalają inżynierom wymieniać lub usuwać niektóre komponenty w celu dostosowania środowisk produkcyjnych.

Standardy branżowe (znalezione w Architektura silników gier (2019) Jasona Gregory'ego) przedstawia wyraźne rozróżnienia architektoniczne między kompleksowymi ekosystemami deweloperskimi a bibliotekami oprogramowania niższego poziomu. Wybór warstwy abstrakcji bezpośrednio wpływa na harmonogramy projektów.

A biblioteka renderująca koncentruje się na poziomie pikseli podczas współpracy z niskopoziomowymi interfejsami API graficznymi, np. OpenGL, DirectX, Vulkan itd. Działa bez wbudowanego wsparcia dla przetwarzania sygnału audio ani dla danych kontrolera. Frameworki gier są zbudowane z bardzo podstawowych skryptów i pętli oraz oferują architektoniczny szkielet. Jest to korzystne dla struktury z pętlami i skryptami, ale nie zawiera żadnego wbudowanego wsparcia dla grafiki ani ogólnych systemów zarządzania zasobami. W pełni rozwinięty silnik gry łączy wszystkie lub większość komponentów i systemów produkcyjnych w jedno, wspólne środowisko pracy.

Zespoły odnoszą korzyści z gotowych, interaktywnych pakietów, gdy porówna się je z procesem kodowania całej architektury rdzeniowej od podstaw.

• Alokacja Czasu: Opracowanie alokatora pamięci, potoku renderowania i systemu wykrywania kolizji od podstaw może zająć grupie inżynierów wiele lat; dzięki silnikowi gry mogą oni zacząć tworzyć faktyczną rozgrywkę już pierwszego dnia.
• Dostępność: Nowoczesne silniki pozwalają twórcom (artystom, projektantom, scenarzystom) dołączyć do procesu deweloperskiego, ponieważ funkcje systemu obejmują wizualne węzły skryptowe, hierarchie scen typu „przeciągnij i upuść” oraz intuicyjne osie czasu. 
• Wdrażanie międzyplatformowe: Silnik radzi sobie ze złożonością warstwy abstrakcji i umożliwia wdrożenie kodu na platformach PC, PlayStation, Xbox, Nintendo Switch, iOS oraz Android.

Wybór interaktywnego środowiska obejmuje ocenę zakresu projektu i kompetencji zespołu. Poniższe pytanie może pomóc w podjęciu decyzji.

1. Jaka jest Twoja docelowa platforma (platformy) – mobilna, konsola, PC czy web?
2. Czy doświadczenie Twojego zespołu technicznego jest zgodne z wymaganiami natywnego języka frameworka (np. C++ dla Unreal, C# dla Unity, GDScript dla Godot)?
3. Czy projekt gry wymaga wymiaru przestrzeni liniowej 2D czy wymiaru przestrzeni współrzędnych 3D?

Przed podjęciem ostatecznej decyzji upewnij się co do kompatybilności języka programowania, zakresu dokumentacji, dostępności zasobów na marketplace'ie, wielkości wsparcia społeczności oraz opłat licencyjnych platformy.