O que é um Motor de Jogo?

Um motor de jogo é uma estrutura de software para projetar experiências interativas. Desenvolvedores utilizam motores de jogo durante as principais fases do desenvolvimento: construção e testes. Motores de jogo são implantados em diferentes plataformas. A utilização desse mecanismo revela como programas digitais funcionam em tempo real e em simulações complexas, para que os criadores não precisem escrever código de baixo nível do zero.

Na arquitetura de desenvolvimento moderna, os loops de tempo de execução são gerenciados por vários sistemas simultâneos, incluindo recursos como renderização em tempo real, dinâmica espacial, processamento de áudio e execução de scripts. Cada subsistema trabalha para processar a entrada do usuário e entregar saída em tempo real.

• Motor de Renderização (Pipeline Gráfico): Este subsistema transforma dados 3D, mapeamentos de textura e modelos matemáticos de luz em grades 2D de pixels que podem ser apresentadas visualmente aos usuários.
• Motor de Física: Este subsistema incorporou as teorias da cinemática, dinâmica de corpos rígidos, gravidade, colisões e equações especializadas para modelar os efeitos.
• Motor de Áudio: Este subsistema é responsável por tudo relacionado a áudio, como a localização de sons 3D, a mixagem de sons, o carregamento de sons; e a reprodução de sinais e sons de fundo.
• Componente de Scripting e Lógica: Este subsistema define o comportamento e as regras do jogo, e implementa a IA do jogo e a entrada/interação do jogador com base nos eventos que os designers programaram.

Esses recursos podem ser vistos em diferentes produtos comerciais populares. Por exemplo, a Unreal Engine da Epic Games potencializa títulos cinematográficos de alta fidelidade, enquanto o ecossistema da Unity Technologies suporta a vasta maioria dos jogos móveis multiplataforma.

Engines de jogos são categorizadas com base em seus objetivos e hardware de destino:

• Motores 2D são desenvolvidos especificamente para gerenciar sprites em um ambiente 2D, movimento baseado em grade e manipulação de pixels. Estes incluem RPG Maker e GameMaker.
• Motores 3D são projetados especificamente para manipular matrizes, calcular iluminação no espaço, efeitos volumétricos e cálculos geométricos em um sistema de coordenadas 3D. Estes motores incluem Unreal Engine.
• Frameworks Móveis: Feito especificamente para arquiteturas ARM de baixo consumo de energia, controles baseados em toque, otimização do uso de energia e restrições de memória típicas encontradas em smartphones.
• Motores Baseados na Web: Configurados para funcionar dentro de navegadores com tecnologias WebGL, WebGPU e WebAssembly, sem a necessidade de uma etapa de download separada (por exemplo, PlayCanvas ou Phaser).
• Motores Modulares: Estruturas de plug-ins flexíveis que permitem aos engenheiros trocar ou remover alguns componentes para ambientes de produção personalizados.

Padrões da indústria (encontrados em Arquitetura de Motores de Jogo (2019) por Jason Gregory) delineia distinções arquitetônicas claras entre ecossistemas de desenvolvimento abrangentes e bibliotecas de software de baixo nível. A escolha da camada de abstração afeta diretamente os cronogramas do projeto.

Um(a) biblioteca de renderização se concentra no nível de pixel ao interagir com APIs gráficas de baixo nível, por exemplo, OpenGL, DirectX, Vulkan, etc. Ele opera sem qualquer suporte integrado para processamento de sinal de áudio ou para dados de controle. Frameworks de jogos são construídos com scripts e loops muito básicos e oferecem um esqueleto arquitetônico. Isso é benéfico para uma estrutura com loops e scripts, mas não contém nenhum suporte integrado para gráficos ou sistemas gerais de gerenciamento de ativos. Uma completa engine de jogo combina todos ou a maioria dos componentes e sistemas de produção em um único espaço de trabalho de produção.

As equipes se beneficiam de suítes interativas pré-construídas ao compará-las com o processo de codificar uma arquitetura central inteira desde o início.

• Alocação de Tempo: Desenvolver um alocador de memória, pipeline de renderização e sistema de detecção de colisão do zero pode exigir vários anos de um grupo de engenheiros; com um motor de jogo, eles podem começar a construir a jogabilidade real no primeiro dia.
• Acessibilidade: Motores modernos permitem que criadores (artistas, designers, escritores) se juntem ao desenvolvimento, pois os recursos do sistema incluem nós de script visual, hierarquias de cena de arrastar e soltar e linhas do tempo intuitivas. 
• Implantação Multiplataforma: O motor lida com a complexidade da camada de abstração e permite a implantação do código em PC, PlayStation, Xbox, Nintendo Switch, iOS e Android.

Escolher um ambiente interativo inclui uma avaliação do escopo do projeto e das competências da equipe. A seguinte pergunta pode ajudar a guiar a escolha.

1. Qual(is) é/são sua(s) plataforma(s) alvo – mobile, console, PC ou web?
2. A expertise da sua equipe técnica se alinha com os requisitos da linguagem nativa do framework (por exemplo, C++ para Unreal, C# para Unity, GDScript para Godot)?
3. O design do jogo requer espaço linear 2D ou dimensão de espaço de coordenadas 3D?

Antes de tomar uma decisão final, garanta a compatibilidade da linguagem de programação, a profundidade da documentação, a disponibilidade de ativos no marketplace, o tamanho do suporte da comunidade e as taxas de licenciamento da plataforma.