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categoria : multiplataforma | 20.10.2009 / 20h40

As principais engines gráficas da atual geração de jogos

autor: andrei

Você acaba de comprar aquele jogo que tanto aguardava. Pela enorme expectativa criada ao ter visto fotos e vídeos sobre como a mecânica dele funciona, mal pode esperar para vê-lo rodando na sua telinha. A partida, então, começa.

Logo de cara, um dos pontos que mais chama sua atenção é o capricho gráfico. As reações físicas de objetos e pessoas, fiel reprodução de explosões, sonoridade condizente com o usual, efeitos de parítcula, corporal, população vívida nos ambientes e inteligência artificial só aguçam a sua vontade de explorar e continuar jogando.

Muitas vezes você deve se perguntar: "como foi que conseguiram fazer isso?" ou "caramba!... isso aqui não tá idêntico à vida real?". Pois bem, mesmo que você pouco se interesse pela área de programação de jogos, certamente já leu dezenas de análises afim de conhecer mais a respeito de um título. Mais certo ainda, já passou os olhos sobre as palavras "engine gráfica" durante as leituras.

O que elas significam? Simplesmente o conjunto de ferramentas e aplicações criadas por engenheiros de computação e logística programacional que permitem o desenvolvimento de jogos eletrônicos e suas características mais fundamentais, como as supra citadas. São elas que suportam, através de cálculos, a reprodução minuciosa de qualquer situação da vida real e, assim, ser aplicada em um game e ser semelhante à realidade, na maneira de como cada tipo de objeto responde.

É com o objetivo de conhecermos um pouco mais o mundo destas ferramentas de produção que a Adrenaline traz, a seguir, uma relação das principais engines gráficas da atual geração. Principais no sentido de agradarem crítica e jogadores ao entregarem, pelas mãos de produtoras competentes, jogos considerados "top" de linha em qualidade.

Vale ressaltar que eu, Andrei Longen, desconheço por completo o processo de programação de um título. Apenas pretendo ressaltar algumas características que nos fazem ficar boquiabertos com o quesito gráfico enquanto jogamos. Afinal, também sou gamer, e quero melhor entender o que se passa durante a execução de um jogo. Press Start!

Utilizada em: "Gears of War 2", "Mass Effect", "BioShock", "Medal of Honor: Airborne", "Mirror's Edge", "The Last Remnant", "Batman: Arkham Asylum" e "Unreal Tournament 3".

Esta é, provavelmente, pela quantidade de jogos que a utilizam, a engine gráfica mais popular. A lista de títulos é tão grande que ocuparia dezenas de linhas nomeando-os. Criada em 1998 pela produtora Epic Games, os resultados da programação com suas ferramenteas apareceram pela primeira vez no mercado em "Unreal", jogo de tiro em primeira pessoa que fez muito sucesso nos PCs da época. Hoje, está em sua terceira versão, a Unreal Engine 3 (veja evolução abaixo).

A base de sua execução é escrita em códigos de linguagem de programação C++. Por ser altamente especializável, adaptada-se conforme as capacidades de cada console. Ou seja, possui características multiplataformas que facilitam a conversão ser melhor ou menos favorável quando comparada entre sistemas.

Ela possui as seguintes aplicações: suporte à tecnologia DirectX 9 de 32 ou 64 bits para Windows XP e Vista e para o Xbox 360, DirectX 10 de 32 ou 64 bits para Windows Vista e OpenGL para Linux 32 ou 64 bits e para o Playstation 3. Além disso, pode renderizar, por acoplamento de funções terceiras, elementos como NVIDIA PhysX, Autodesk's Kynapse A.I., Scaleform GFx, Rad Game Tools e EAX 5.0, entre outros.  

Projetos em andamento: "Bioshock 2", "Mass Effect 2" e "Borderlands".

** CRY ENGINE (Patente: Crytek | Surgimento: 2004 | Longevidade: 2 gerações)

Utilizada em: "Far Cry", "Aion: Tower of Eternity", "Crysis" e "Crysis: Warhead".

A primeira versão desta engine gráfica apareceu em 2004, com o sucesso dos tiroteios de "Far Cry". A partir do aprimoramento e posterior lançamento da primeira atualização ocorrida em 2007, a agora Cry Engine 2 é considerada uma das mais potentes e bem estruturadas no mercado atual dos jogos eletrônicos.

O por quê? Por ter simplesmente definido novos parâmetros e ter elevado, muito além do que havia-se visto até então, o padrão gráfico que um game poderia executar através de um conjunto de ferramentas de produção.

O precursor deste inédito marco e a utilizar os recursos da Cry Engine 2 foi "Crysis", jogo de tiro em primeira pessoa exclusivo para os PCs criado pela empresa alemã Crytek, que também possui a patente de desenvolvimento da engine. Por volta de um ano antes do lançamento do game, as fotos e vídeos vistas muito impressionavam e confirmaram que a qualidade era algo realmente superior a tudo existente. Foi aqui, inclusive, que a rixa (leia-se rivalidade) entre o poderio gráfico de títulos para computador e de consoles alcançou também outro patamar através dos jogadores mais fanáticos.

A Cry Engine 2 é uma das que utiliza, de forma pioneira, os recursos da nova API (Application Program Interface) da Microsoft, Direct3D (DirectX10) para Windows Vista. Pode, também, rodar em Windows XP. Ainda executa Shader Model de 2.0 a 4.0, é compatível com processadores que vão do Single Core ao Quad Core, suporta PCs de 32 ou 64 bits e possui um sistema próprio de física chamado de CryPhysics, não dando margem à utilização de tecnologias terceirizadas, como a PhysiX.

Entre as realizações da engine, destacam-se: nuvens volumétricas 3D, mapas de ambiente em tempo real sem sombras pré-processadas, reprodução de locomoção do mar com avançadas ténicas de iluminação e sombras dinâmicas, profundidade do campo de visão, reais animações faciais, construções interativas, vegetação amplamente destrutível e física e sistema de partículas em movimento avançado de colisão e queda.

Segundo Roy Taylor, vice presidente de relações de conteúdo da NVIDIA, a complexidade de manuseio e aplicação das características desta engine é tão alta que "Crysis" possui mais de um milhão de linhas de código de programação, 1Gb de dados somente voltados às texturas e 85 mil shaders (ações que o software recebe para calcular efeitos diversos afim de extrair o máximo de um hardware com grande flexibilidade e, assim, garantir a qualidade).

Talvez, o maior "revés" da Cry Engine 2 seja justamente sua potência. Para conseguir extrair o máximo de poder (se é que ele realmente existe) durante sua execução em "Crysis" - e até mesmo na sequência "Crysis Warhead" - é necessário um equipamento incrivelmente dotado de tecnologia computacional com poderosas placas de vídeo e otimizadores de processamento central.

E, como todo o equipamento custa muito caro (pelo menos aqui no Brasil), é provável que um limitado número de jogadores tenha conferido tal qualidade. Existem rumores, inclusive, que somente os computadores da agência especial NASA seriam capazes de reproduzir tal estrutura gráfica. 

Em março deste ano, enfim, durante a feira de videogames Game Developers Conference, a Crytek anunciou a produção da Cry Engine 3, terceira atualização da engine. Ainda não há data oficial de estreia. Sabe-se, no entanto, que a empresa pretende desenvolver trabalhos não só para PC, Xbox 360 e Playstation 3, mas também adiantar serviços para a próxima geração de games.

Projeto em andamento: "Crysis 2".

Source Engine

** SOURCE ENGINE (Patente: Valve Software | Surgimento: 2004 | Longevidade: 2 gerações)

Utilizada em: "Half-Life 2", "Half-Life 2: Episode One", "Half-Life 2: Episode Two", "Counter-Strike: Source", "Portal" e "Left 4 Dead".

Construída pela tradicional produtora Valve Software, dona de franquias de sucesso como "Half-Life" e "Counter-Strike", a Source Engine surgiu pela primeira vez com o badalado "Counter-Strike: Source" e logo mostrou seu poder em relação às demais tecnologias do mercado. A aceitação do público foi evidente, que passou a tê-la como referência de qualidade em função do também elogiado "Half-Life 2".

Requerente de todos os códigos para programação em C++, a engine executa, através das ferramentas, grandes ambientes renderizados em tempo real com rapidez e eficiência, sem prejudicar a qualidade final do produto. Também possibilita, pelo multiprocessador central, extrair as capacidades de cada um dos cores das multiplataformas ao fazer uso de aplicativos como Direct3D, DirectX10 (ambos para Microsoft Windows 32/64 bits e Xbox 360) e OpenGL ES (especificamente no caso do Playstation 3, para conversões).

Entre as suas principais funções aplicáveis, encontram-se a utilização de shaders otimizados de iluminação e sombreamento dinâmicos (variantes conforme posição do refletor e do alvo iluminado), distorção de objetos, cenários em larga escala de grandeza, sistema amplificado de animações faciais fiéis à realidade (sejam elas humanas ou não), combinações de movimento conforme as articulações do esqueleto, sistema online com compensação de banda para evitar atrasos na conexão (lag), efeitos extras de partículas quebradiças, além de folhagem, vegetação, água e fumaça com devidos comportamentos e volumes condizentes com a realidade. 

A Sourge Engine, por fim, ainda permite que os jogadores gravem e editem suas performances na jogatina com o uso de alguns recursos cinematográficos. Essa função, cujo nome é "Source Filmmaker", deixa que várias cenas sejam gravadas e depois sobrepostas, criando uma ilusão de que muitos jogadores estão em uma mesma partida. Com isso, é possível adicionar efeitos de Motion Blur (borrão característico em deslocamentos) e Tyndall (dispersão luminosa pela suspensão coloidal de partículas).

Projetos em andamento: "Salvation", "Half-Life 2: Episode Three" e "Left 4 Dead 2".

** GAMEBRYO ENGINE (Patente: Emergent Game Technologies | Surgimento: 2000 | Longevidade: 2 gerações)

Utilizada em: "Dark Age of Camelot", "Bully: Scholarship Edition", "The Elder Scrolls IV: Oblivion", "Fallout 3" e "Divinity 2: Ego Dragonity". 

Desenvolvida pelo estúdio Emergent Game Technologies, em 2000, foi utilizada de maneira singular pela produtora Bethesda Softworks. Por ser bastante dinâmica no número de funcionalidades e reproduzir de características ambientais, físicas e humanas, é também uma das mais populares no mercado dos videogames.

Não que seu padrão gráfico seja extremamente exuberante a ponto de ser um divisor de águas. Mas em matéria de conjunto, as ferramentas de produção desta engine possibilitam produtos com qualidade indiscutível. É o caso de jogos como "The Elder Scrolls IV: Oblivion" e "Fallout 3", sucessos de crítica e público no gênero RPG.

Também programada em códigos C++, sua versão mais recente, a 2.6, possui suporte DirectX9 (para Nintendo Wii) e DirectX10 (para PC e Xbox 360) além de versão para Playstation 3, exportador SoftImage|XSI 6.5, D3D10, geometria redesenhada com otimização de performance para cada arquitetura específica, nova malha de intercomunicação entre as partes centrais da engine (que melhora a sua execução ao convergir tarefas para os multiprocessadores), uso das tecnologias físicas PhysX, Bump, Parallax Oclussion Mapping e SpeedTree.

Com estas aplicações, os resultados são cenários gigantescos. Populados com os mais variados tipos de terreno, relevo, vegetação, construções, aldeias, animais e objetos, possibilitam a longa exploração pelo jogador. A interação e a conduta livre - decidir abertamente aonde ir e o que fazer aleatoriamente - são feitos comuns da Gamebryo.

Podem, ainda, reproduzir paisagens inteiras, mapas completamente carregados sem a perda de qualidade de ricas texturas, sombreamento, penumbras e iluminação própria de elementos como fogo, água, fumaça e névoa. Além disso, agrega tipos de animações em 3D para rostos e movimentos diversos (inclusive das juntas esqueléticas), efeitos especiais de partículas explosivas, queimaduras, refletores, flocos de neve e nuvens volumétricas.

Projeto em andamento: "Sadness".

** FROSTBITE ENGINE (Patente: DICE | Surgimento: 2007 | Longevidade: 1 geração)

Uiilizada em: "Battlefield: Bad Company" e "Battlefield: 1943".

Sendo uma das mais recentes engines gráficas construídas, a produtora sueca Digital Illusions CE (DICE) - pertencente à gigante Electronic Arts - parece não ter poupado esforços (lêia-se dinheiro) para apresentar um completo pacote de ferramentas digno do que exigem os games da atual geração.

Em títulos como "Battlefield: Bad Company" e "Battlfield 1943", a DICE mostrou a que veio e trouxe inovações visíveis ao estabelecer novos parâmetros de qualidade em alguns aspectos gráficos, físicos e, principalmente, sonoros.

Composto por aplicativos que se comunicam diretamente às GPUs e suportam as plataformas APIs, DirectX 9 SM3 (PC e Xbox 360), Direct3D 10 (Windows Vista) e libGCM (Playstation 3), o sistema de renderização da Frostbite Engine foca em cada arquitetura extraindo poder daquilo que é considerado mais importante para a melhor estabilidade de processamento.

Não tenta, portanto, ressaltar as diferenças entre plataformas e, ocasionalmente, prejudicar a performance final do produto. Através da otimização dos seus shaders e mods, a engine trabalha, ao mesmo tempo, com flexibilidade ao utilizar filtros de textura para volumes e fontes múltiplas de carregamento, com baixo uso de memória.

Reproduz-se, assim, com detalhadas texturas, gigantescos terrenos com objetos totalmente destrutíveis (florestas, casas, prédios, placas, veículos, paredes, cercas, cabanas, pedras, latas, armazéns, campos e torres). Também executa efeitos de explosão altamente realistas (com devastação característica, deformação de partículas segundo a parte atingida do objeto destruído e iluminação de fogo aplicado a tipos de material distintos). Além de fumaça, poeira pairando sobre o ar e nuvens volumétricas.

Entretanto, o que mais se destaca nesta engine, é a sua tecnologia sonora. Com absurda fidelidade proporcionada pelo sistema HDRA (High Dinamic Range Audio), o recurso faz com que o som ambiente seja abafado por estrondos próximos ao personagem controlável enquanto está no meio da ação.

Nos jogos citados acima, por exemplo, ganham vida os barulhos de bombas explodindo (executam o deslocamento de ar e dão lugar ao vácuo e surdez temporários), tiros voando para todos os lados (com zunido característico) e ruídos de aproximação de inimigos. Para locais distantes que estão sob ataque pesado, entram em ação ressonância e ecos bastante singulares. É algo que fomenta intensa interatividade do jogador com devida imersão, a um nível acima do que é normalmente visto.

Projeto em andamento: "Battlefield: Bad Company 2".

ID Tech Engine

** ID TECH ENGINE (Patente: ID Software | Surgimento 1993 | Longevidade: 5 gerações)

Utilizada em: "Strife", "Call of Duty", "Medal of Honor: Allied Assault", "Doom III", "Quake 4", "Prey" e "Wolfenstein".

Esta é uma das engines gráficas mais antigas, cuja evolução foi uma das mais impressionantes ao longo dos anos. Atualmente, encontra-se disponível em sua quarta atualização, aplicada em jogos recém lançados, como "Wolfenstein" e "Quake Wars". A partir da terceira edição, a ID Tech Engine foi reescrita para ser executada sobre os códigos de linguagem de programação C++. Para isso, os programadores reestruturaram sua arquitetura e incluíram recursos até então inéditos para a engine.

São eles: suporte a DirectX9 (compensação ao antigo DirectX8), ferramentas de modelagem e animação 3D Studio Max, Maya e Lightwave. Além disso, traz aplicativos de texturas - como Bump Mapping, Normal Mapping e MegaTexture - e shaders iluminação variante por cada pixel trabalhado, com uso de Lightmap e Gouraud.

Devido a isso, é perceptível, nos jogos que têm como base o uso desta engine, grandes áreas abertas (sem defasagem na qualidade ou detalhes de texturas para cada objeto), tração característica adequada à física (responde conforme inclinação e irregularidades de relevos) iluminação, brilho e sombeamento 3D especulares/volumétricos (reproduzem reflexo específico entre objetos de acordo com suas posições e movimento pelos cenários).        

Para o futuro, pode-se esperar por resultados mais surpreendentes, pois os melhoramentos na ID Tech Engine não devem estacionar tão cedo. Segundo depoimento recente de John Carmack, cofundador e diretor de programação da produtora ID Software - que possui a patente da engine -, a quinta atualização já está sendo desenvolvida pela equipe de engenheiros e programadores da empresa. Entretanto, não possui data oficial de lançamento. Resta-nos aguardar.

Projetos em andamento: "Prey 2", "Rage", "Doom IV" e "Brink".

** R.A.G.E. ENGINE (Patente: Rockstar Games | Surgimento: 2006 | Longevidade: 1 geração)

Utilizada em: "Table Tennis", "Grand Theft Auto IV" e "Midnight Club: Los Angeles".

Desenvolvida em parceria entre os estúdios Rockstar North e a Rockstar Sandiego, duas das subsidiárias da badalada produtora norte-americana Rockstar Games, R.A.G.E. (ou Rockstar Advanced Game Engine) compõe o time de novatas desta lista de principais engine da geração atual. Surgida em 2006, com o lançamento do singelo "Table Tennis", tornou-se conhecida mundialmente em "Grand Theft Auto IV", um dos blockbusters de 2008. 

A arquitetura da R.A.G.E. é constituída - sob a programação em códigos C++ - por um conjunto de várias outras engines que realizam um trabalho cooperativo na execução de diversos serviços, a exemplo do aplicativo de animação Euphorya e de física Bullet. Compatível com tecnologias gráficas do tipo Direct3D 9, DirectX10 e OpenGL, sua performance pode ser ajustada de acordo com as capacidades de cada plataforma (PC, Xbox 360 e Playstation 3). Possibilita, ainda, trabalhar com uma variedade de técnicas FX, PIX, GCM Replay, Tuner e Vtune.

Reproduz, dessa forma, gigantescos cenários (carregam automaticamente enquanto o game roda), vívida população de pedestres (possuem comportamentos heterogêneos para cada situação em que estão envolvidos), diversidade de estruturas (casas, terrenos, praças, prédios, aeroportos, marinas, portos, florestas, avenidas e pontes) e agitação de fluidos volumétricos (água e fumaça).

Além disso, simula física realista variante em direção, tração e peso de veículos (atua conforme tempo climático e terreno sobre o qual se maneja), fiéis dinâmicas de explosão (estilhaços e escombros saltam para direções e alturas diferentes aleatoriamente) e física de colisão avançada (reage alternadamente dependendo da parte afetada do objeto ou do corpo do personagem).

Projetos em andamento: "Red Dead Redemption" e "Max Payne 3".

** MT FRAMEWORK ENGINE (Patente: Capcom | Surgimento: 2005 | Longevidade: 1 geração)

Utilizada em: "Dead Rising", "Lost Planet", "Devil May Cry 4", "Street Fighter IV" e "Resident Evil 5".

Última - mas não menos importante - representante das principais engines gráficas da atual geração de jogos eletrônicos, a MT Framework Engine é outra novata no ramo. Patente da tradicional produtora japonesa Capcom, atualmente encontra-se na atualização 2.0.

Combina visual de alto nível com regular desempenho ao reproduzir jogos com diversidade gráfica, embora utilizem a mesma engine. Algo menos comum em outras engines pois, por seus jogos serem feitos com as mesmas ferramentas de produção, contêm visual semelhante no conjunto da obra, com alguns pequenos detalhes distintos.

A sigla "MT" do nome da engine sustenta três significados: Multi-Thread, "Meta Tools" e "Multi-Target". Em outras palavras, o primeiro corresponde às multi funcionalidades dos aplicativos contidos na engine. O segundo, às inúmeras ferramentas. O terceiro, aos múltiplos alvos. Ou seja, é direcionada para as multiplataformas.

Usa as tecnologias HDR e Tone Mapping (para renderização do sistema), Hemisphere Lightining, Soft Shadows, Soft particles, Alpha Coverage e Ambient Oclusion. Além disso, é compatível com DirectX9 e DirectX10 (PC, Xbox 360) e PS3, inclusive já se encontra preparada, para rodar em DirectX11.

O que reproduz com toda essa engenharia? Simulação física nos próprios personagens (com apetrechos, acessórios, vestuários e partes do corpo - como cabelo e olhos), colisão realista (respondem de acordo com a barreira à sua frente, lateralmente ou pelas costas), conjunto de movimentos dinâmicos de personagens (caminhada, corrida, tombos, sustos, impactos).

Ainda faz borrão (Motion Blur - para deslocamentos repentinos e bruscos), sombras e iluminação dinâmicas (em àreas grandes ou não, porém densos), variantes pela posição do jogador em relação ao local onde se encontram as penumbras (diferentes cálculos para distâncias mais próximas até as mais longínquas).

Projetos em andamento: "Dead Rising 2", "Lost Planet 2" e "Dark Void".

Menções Honrosas

Além das engines gráficas citadas neste artigo, obviamente ainda existem outras que merecem ser mencionadas, sejam elas multiplataformas ou exclusivas de determinado sistema. As exclusivas, em particular, são dignas de atenção especial.

Motivos não faltam: justamente pelo fato de serem construídas para trabalharem uma única engenharia, apresentam capricho absurdo na produção e inigualável resultado final nos seus jogos. As produtoras não medem esforços, mão-de-obra e gastos afim de criarem algo extraordinário. E, como você verá abaixo, vários detêm qualidade gráfica indiscutível, mesmo que os títulos que as empregam possa não agradar a maioria.

Elogios, reconhecimento, admiração e referência quanto a essa qualidade, então, tornam-se inevitáveis. Isso influencia e pressiona diretamente outras produtoras não só pela própria indústria - que visa, acima de tudo, o lucro - mas também por ávidos jogadores que sempre aguardam por algo não menos que espetacular.

Eles não deixam de ter razão. Afinal, querer algo de qualidade suprema, que proponha diversão e utilize plenas capacidades do seu console ou PC é de direito deles como adeptos ao hobbie de jogar e, principalmente, como consumidores, já que investiram para aproveitarem tais recursos.

Para traçar um ponto final neste artigo seguimos, enfim, à uma breve relação destas engines gráficas com alguns exemplos dos jogos que as utilizam. Clique nos links para assistir aos vídeos de cada game. Sugiro vê-los na qualidade de alta definição (opções HQ ou HD) para ter uma melhor idéia do porquê inclui-los na listagem. Até a próxima!


** CRYSTAL TOOLS ENGINE: "Final Fantasy XIII", "Final Fantasy Versus XIII" e "Final Fantasy XIV Online".

** ANVIL ENGINE: "Assassin's Creed", "Prince of Persia", "Assssin's Creed II".

** NAUGHTY DOG ENGINE (sem nome específico): "Uncharted 2: Among Thieves".

** DUNIA ENGINE: "Far Cry 2" e "James Cameron's Avatar: The Video Game".

** EGO ENGINE: "Dirt 2", "Operation Flashpoint 2: Dragon Rising".

** LYN ENGINE: "Beyond Good & Evil 2", "Red Steel 2".

** GUERRILLA ENGINE (sem nome específico): "Killzone 2".

** LIONHEAD ENGINE (sem nome específico): "Fable 3" e "Fable 2".

** SONY ENGINE (sem nome específico): "Gran Turismo 5" e "Heavy Rain".

** CHOME ENGINE: "Call of Juarez: Bond In Blood"

** MICROSOFT ENGINE (sem nome específico): "Alan Wake"