Как работает замедление времени в играх

Тот самый эффект из фильма «Матрица», во время которого время замедляется, а пули красиво вылетают из ствола, на самом деле гораздо старше, чем может показаться. Если покопаться в старых фильмах, то его можно увидеть ещё в ленте 1962 года «Зоц!» (Zotz!) — в одном из эпизодов с помощью артефакта главный герой замедлил пистолет врага и благодаря этому сумел увернуться от пули.

В случае с видеоиграми копаться в истории не нужно: впервые bullet time использовала финская студия Remedy в Max Payne 2001 года. Игра о полицейском, который мстит бандитам за смерть жены и дочери, была не просто первой игрой с замедлением времени. Она ещё и стала эталоном того, как надо реализовывать эту механику.

В этом тексте мы постараемся разобраться, как в дальнейшем другие разработчики реализовывали bullet time. Посмотрим в основном на удачные образцы.

Как повелевать временем, если ты программист

Начнём с любопытной детали. Пусть термин bullet time и ушёл в народ, использовать его в играх и фильмах просто так нельзя. После успеха «Матрицы» компания Warner Bros. зарегистрировала это словосочетание как торговый знак. Именно поэтому в разных видеоиграх механика замедления времени называется по-разному. Например, в F.E.A.R., о котором речь пойдёт позже, это Reflex time. В Painkiller это Haste, по названию одной из карт Таро, в Doom 3: Ressurection of Evil — Hell time, а в Red Dead Redemption — Dead eye.

А вот в Max Payne эта механика с самого начала называлась, как и в «Матрице», Bullet time. Всё потому, что у издателя Rockstar Games была лицензия на использование термина.

Механику bullet time в играх можно реализовать благодаря внутреннему таймеру, который отсчитывает, сколько секунд, минут и часов прошло с запуска приложения. Эта особенность решает проблему, с которой сталкивались разработчики старых игр — когда скорость движения персонажа зависела от процессора и FPS.

Использование таймера позволяет сделать так, чтобы герой всегда двигался со скоростью, например, два сантиметра в секунду, а не два сантиметра за один кадр. Ведь одна секунда сменяется другой со стабильной скоростью. А вот кадров в одну секунду в один момент может быть 30, в другой 60.

Яркий пример современных игр с такой проблемой — Fallout 76. Однажды игроки заметили, что, если смотреть себе под ноги, герой вдруг начинает идти быстрее, чем обычно. Всё потому, что в этом случае компьютеру не надо напрягаться, обрабатывая окружающее пространство, и FPS резко возрастает. Следовательно, возрастает и скорость движения главного героя, которую разработчики не привязали к течению времени.

Внутренний таймер может отсчитывать секунды с разной скоростью. Например, в движке Unity есть параметр timeScale, который, как раз и определяет её. В Unreal Engine по тому же принципу работает параметр Time Dilation.

Если сделать timeScale равным 1, то секунды внутренний таймер будет отсчитывать с той же скоростью, с какой их отсчитывают часы в реальном мире. Если указать в нём значение 2, то он будет отсчитывать их в два раза быстрее. В реальности прошла одна секунда, а в мире игры уже две. В реальности прошло пять секунд. В игре — десять.

Если сделать timeScale равным 0, то внутренний таймер перестанет отсчитывать время. А значит, прекратится и любая деятельность, привязанная к течению времени, — персонажи замрут. Так можно реализовать паузу.

А если поставить, например, значение 0.5, то внутриигровое время замедлится в два раза. В реальном мире пройдёт десять секунд, а в мире игры лишь пять.

Соответственно, герой, который за одну секунду игрового времени проходит два сантиметра, для нас, жителей реальности, будет двигаться со скоростью один сантиметр в секунду — в два раза медленнее.

Понятно, что тут множество нюансов и всё несколько сложнее. Но в своей основе эффект bullet time — это очень простой трюк. И даже удивительно, что до Max Payne никто не сделал ничего подобного. Впрочем, и в Remedy пришли к этому эффекту практически случайно. Разработчики хотели повторить эффектные перестрелки из фильмов Джона Ву вроде «Круто сваренные» и стали экспериментировать.

Пусть временем повелевает игрок

Пуль, красиво летящих в замедленном времени, как в «Матрице», в фильмах Джона Ву ещё не было, но зато главные герои постоянно стреляли с двух рук в прыжке, а режиссёр каждую такую сцену смаковал, немного уменьшая скорость воспроизведения.

В Max Payne этот зрелищный эффект пытались реализовать ещё в самых ранних прототипах. Правда, в тот момент включить замедление в любой момент было нельзя. Оно запускалось лишь в определённые разработчиками моменты.

Что-то похожее уже в 2009 году, кстати, было реализовано в Call of Duty: Modern Warfare 2 в сценах со спасением заложников. Взорвав дверь, мы врывались в комнату и в слоу-мо расстреливали противников, стараясь не попасть по гражданским. Но за десять лет до того Remedy не смогла найти удачного применения таким «зонам» bullet time. Поэтому авторы решили попробовать нечто иное.

Другой важный момент — стрельбу разработчики из Remedy сделали на основе проджектайлов, а не хитскана. Это два фундаментальных подхода к созданию механики стрельбы.

При хитскане игра выпускает из камеры невидимый луч, который определяет, попали вы во что-то или нет. Допустим, если луч при нажатии на левую кнопку мыши оказался на противнике, то у него отнимается часть здоровья.

Проджектайлы — это буквально пули и снаряды, физические объекты, вылетающие из модели оружия. У них есть форма, размер, внешний вид и вес. Попадание засчитывается, когда они сталкиваются с другим объектом. Попали в стену? Создаём на стене «заплатку» с текстурой пулевого отверстия. Попали во врага? Отнимаем у него часть здоровья. Так что каждый выстрел, сделанный в Max Payne, отправляет во врага реальную пулю, которую при нормальном течении времени ты не заметишь, но увидишь в режиме Bullet time.

Пользоваться замедлением времени в Max Payne бесконечно нельзя. Это ресурс, который расходуется и который надо восполнять, убивая противников. Зрелищности добавляет и режиссура. Игра показывает, что вы перебили всех врагов, эффектно наводя камеру на падающее тело последнего из них (этот приём Remedy потом будет использовать в других играх, например в Quantum Break). Меткий выстрел из снайперской винтовки также включал Bullet time. Камера следовала за пулей до головы противника (что-то похожее можно было увидеть ещё в MDK, вышедшем в 1997 году).

В продолжении Max Payne 2: The Fall of Max Payne Remedy доработала механику замедления времени. Её назвали Bullet time 2.0.

К тому же в игре появилась система ragdoll-физики, благодаря которой тела поверженных противников эффектно падали или разлетались, как кегли, если рядом разорвалась граната. Каждая часть тела реагировала на попадание пули и внешнее воздействие по-своему, подчиняясь законам физики.

В Max Payne 3 при замедлении времени исчезла эффектная перезарядка, как во второй части. Но добавилась возможность прятаться за укрытиями — игровой стандарт шутеров с видом от третьего лица прошлого десятилетия.

Отдельно стоит отметить механику Last man standing. В ситуации, когда Макс Пэйн получал смертельное ранение, но при этом у него ещё оставалось обезболивающее, Bullet time включался автоматически. Последнее мгновение перед смертью растягивалось на несколько секунд. Если игрок за это время успевал выстрелить в того, кто нанёс ему смертельное ранение, то герой выживал — он автоматически принимал обезболивающее. Время начинало идти с прежней скоростью, и Макс Пэйн просто падал, а потом вставал и продолжал бой.

В GTA 5, вышедшей в 2013-м и разработанной Rockstar, механика стрельбы почти один в один повторяла аналогичную из Max Payne 3. А при игре за Майкла де Санту (одного из трёх протагонистов) во время перестрелки можно было активировать замедление времени при стрельбе. Правда, фирменные акробатические трюки с прыжками в сторону, как у Макса Пэйна, к этому не прилагались. Замедление просто позволяло более осознанно вести огонь по противникам.

Как разные игры подавали bullet time

В один год со второй частью Max Payne вышла Enter the Matrix. Сейчас она уже забылась, но в год выхода привлекла к себе много внимания хотя бы тем, что позволяла посмотреть на события второй части «Матрицы» с точки зрения других персонажей. Некоторые сцены, снятые для кино, можно было увидеть лишь в игре.

Другое дело, что как игра Enter the Matrix получилась не очень удачной. И эффект bullet time в ней значительно проигрывал тому, что уже было в Max Payne, причём даже в первой части.

Он был просто не очень нужен из-за автоприцеливания, что уже делало замедление времени при стрельбе немного бессмысленным. Игроку не нужна была лишняя пара секунд, чтобы решить тактически, как перестрелять группу врагов. Единственный плюс замедления — можно отпрыгивать от приближающихся пуль. В Enter the Matrix они летели даже медленнее, чем в Max Payne.

Как и в фильме, за каждой из пуль следовал туннель искажённого пространства. К сожалению, выглядел этот эффект не так зрелищно, как в кино. Каждый «туннель» состоял из меша — сетки полигонов, из которых состоит каждый трёхмерный объект в компьютерной графике. То есть это была вытянутая трёхмерная полупрозрачная модель, фактически труба, которая просто двигалась вслед за пулей. Из-за этого в иные моменты казалось, что из пистолета у тебя вылетают странные копья с прозрачным древком.

Успешно реализовать этот же эффект смогли разработчики F.E.A.R., вышедшей двумя годами позже. В ней при замедлении времени пули тоже оставляли за собой след из искажённого пространства. Но реализовывался он не с помощью меша, а с помощью шейдеров.

Если сильно упростить, шейдер — это специальная программа, которая объясняет видеокарте, как изменить цвет каждого пикселя. Благодаря шейдерам путём несложных вычислений можно сделать цветное изображение чёрно-белым. Или сделать так, чтобы пиксели в определённом месте копировали цвета соседних с ними пикселей. Тогда появится эффект, будто изображение немного растянулось, а сама картинка исказилась.

Этот эффект в F.E.A.R. украшает не только каждый выстрел, но и каждый взрыв. При замедлении времени игрок видит в точке взрыва увеличивающийся шар искажённого пространства, который олицетворяет ударную волну.

Что забавно, работая над сценами с замедлением времени, разработчики F.E.A.R., как и авторы Max Payne, вовсе не пытались повторить «Матрицу». Они тоже ориентировались на фильмы Джона Ву. Особенно им хотелось повторить хаос с разлетающимися по комнате мелкими предметами, который начинался во время серьёзной перестрелки. Для этого они много экспериментировали, пытаясь понять, сколько разрушающихся предметов интерьера смогут поместить в одну комнату, чтобы игра продолжала работать стабильно.

Ну а спустя ещё два года, в 2007-м, вышла Stranglehold. Уже не оммаж фильмам Джона Ву, а игровой сиквел к одному из них — «Круто сваренным». Получился этакий клон Max Payne с разрушаемыми объектами и акробатическими трюками, завязанными на взаимодействии с окружением — скатиться по перилам, прыгнуть на тележку с едой и проехать на ней, стреляя по врагам. У «Матрицы» здесь позаимствовали следы от пуль в воздухе, искажающие пространство.

Эффект замедленного времени в Stranglehold называется «Время Текилы» — по имени главного героя в исполнении актёра Чоу Юньфата. Замедление включалось, когда Текила совершал прыжок в сторону, целясь в противника. То есть нельзя было просто в любой момент, стоя на месте, погрузить всё в слоу-мо, как было в Max Payne.

Также в игре есть интересная механика «Противостояние». В определённых сценах, когда Текилу окружает несколько противников, время замедляется и игра превращается в тир. Нужно убить всех врагов одного за другим. Нажимая кнопки и наклоняя Текилу то влево, то вправо, надо уворачиваться от приближающихся пуль и при этом стрелять по противнику в ответ. Редкий случай, когда в игре смогли более или менее адекватно повторить ту самую сцену из «Матрицы», в которой Нео уклонялся от пуль.

В Fallout 3 режим замедленного времени реализовали с помощью системы V.A.T.S. Во время боя включается пауза, и игрок спокойно может выбрать, в какую часть тела противника стрелять. После этого в режиме замедленного времени персонаж эффектно расстреливает обойму во врага.

В Fallout 4 эту систему немного изменили. Теперь при использовании V.A.T.S. время не останавливается, а просто очень сильно замедляется. По словам Тодда Говарда, это изменение должно было сделать бои более динамичными, ведь в этом случае шансы на удачное попадание постоянно меняются. Вот враг перед вами — шанс, что пуля попадёт ему в голову, 90%. А вот он начал медленно скрываться за деревом, и шанс уже близок к нулю.

Настоящий прорыв в реализации bullet time совершила игра Superhot 2016 года — минималистичный шутер с видом от первого лица, где время двигалось лишь тогда, когда двигался игрок. По правде сказать, если игрок стоял на месте и просто смотрел по сторонам, оно тоже двигалось, но очень-очень медленно. Эта находка позволила превратить каждое сражение в пазл. Игрок должен был решить, в кого выстрелить, в кого бросить пустой пистолет, кого ударить кулаком, чтобы отобрать ружьё, в кого потом выстрелить из него.

Идея не возникла из ниоткуда. Разработчики просто решили повторить в формате шутера от первого лица механику старой флеш-игры Time4Cat про кота, который ходит по перекрёстку и уворачивается от пешеходов. Те двигались только тогда, когда двигался кот, и со временем их становилось всё больше.

В 2016 году Remedy решила пойти дальше и построить игру целиком на манипуляциях со временем — студия выпустила Quantum Break. Это был необычный эксперимент с точки зрения повествования. Часть сюжета раскрывалась в игре, а часть в сериале с живыми актёрами, который игрок смотрел в перерывах между уровнями. Сюжет рассказывал о неудачном эксперименте с машиной времени, в ходе которого мир стал «подтормаживать». Время то и дело останавливалось для всех, кроме нескольких людей. Сам же главный герой получил способность локально управлять его течением.

Одна из ключевых способностей — создание в любой точке пространства пузыря, внутри которого время замирает. Эта механика используется для решения головоломок, — можно остановить опускающуюся платформу, чтобы пройти по ней, — и в бою. Во втором случае вы просто расстреливаете обойму в сферу, внутри которой замер враг, а потом смотрите, как сфера исчезает и пули настигают противника. Выглядит зрелищно, но с тактической точки зрения пользы тут больше от того, что один из врагов временно перестаёт поливать вас свинцом и швырять гранаты — они тут это любят.

Также главный герой может создавать вокруг себя своеобразный щит от пуль из пространства, внутри которого время замедляется. Третья способность — скачок на несколько метров вперёд. Полезно, если рядом с вами упала граната. Плюс, когда вы остановитесь, время вокруг вас замедлится. На несколько секунд включится тот самый классический bullet time. Заскочив таким образом в группу противников, вы сможете в слоу-мо расстрелять их в упор. Ну и ещё одна способность, отсылающая к классике, позволяла бежать в замедленном времени.

Эффект bullet time — это не всегда про стрельбу и пули. Отличный пример — Metal Gear Rising: Revengeance, разработанная PlatinumGames. В ответвлении к серии Metal Gear Solid мы играли за главного героя второй части — Райдена. Он превратился в киберниндзя, настоящую машину смерти. Главная фишка игры — нарезание противников катаной. Активировав режим Blade mode и вращая полосу, нарисованную лазером поверх объекта или врага, игрок решал, где пройдёт линия рассечения. В итоге противника можно было разделить на два куска, на три, на четыре… или буквально искрошить в мелкие ошмётки.

Рассечение работало и в режиме реального времени, но лишь замедление позволяло подходить к нему тактически, выбирая, какие куски отделить от объекта. Время замедлялось на 50%, когда игрок запускал Blade mode сам, и на 90%, если он нападал со спины на ничего не подозревающего противника.

Программист из PlatinumGames Такаси Вагацума, который занимался разработкой режима Blade mode, рассказывал, что его задачей было реализовать в механике следующие условия. Во‑первых, игрок должен ощущать, что рубит объект катаной. Во‑вторых, положение катаны и угол для удара можно тщательно настраивать. В‑третьих, у врагов должно быть слабое место, которое при разрезании позволяет игроку пополнить энергию.

В Dishonored способность Bend time сначала просто замедляет время на 12 секунд, а после прокачки полностью останавливает его на восемь секунд. С её помощью можно незаметно пройти мимо противников или выстрелить в каждого из них, а потом возобновить движение времени и посмотреть, как стрелы или пули их настигнут.

Ещё была возможность убить противника его же пулей — остановить время в тот момент, когда он выстрелит в вас, чтобы пуля замерла в воздухе, потом вселиться во врага и поставить его перед собой, как щит. Жанр immersive sim всегда был щедр к любителям экспериментов.

Но были и свои нюансы. В заскриптованных коридорных играх вроде Half‑Life поддерживать иллюзию жизни NPC на уровне надо было только в относительной близости от игрока. Но в Dishonored разработчикам пришлось поддерживать её сразу во всей локации, ведь игрок мог в любой момент остановить время и телепортироваться на какую-нибудь возвышенность. Было бы досадно, если бы в этот момент он увидел, что какой-нибудь NPC на другом конце локации просто замер в Т‑позе и ждёт своего часа.

Интересное воплощение bullet time можно найти в серии игр Red Dead Redemption. При использовании механики Dead eye время замедляется, и игрок может пометить на теле противника точки, в которые главный герой выстрелит, когда течение времени вернётся в нормальное русло. То есть это была история о меткой стрельбе по группе врагов, как в классических киновестернах, а не о попытках увернуться от пули, как в «Матрице».

Dead eye появилась ещё в самой первой игре серии — Red Dead Revolver. В Red Dead Redemption её усовершенствовали, добавив три уровня способностей, которые открываются по мере прохождения. На первом время просто замедляется: целиться и стрелять надо самостоятельно. На втором уровне отметки на врагах, куда полетит пуля, расставляются автоматически. На третьем уровне игрок уже сам решает, где поставить отметку.

В Red Dead Redemption 2 — уже пять уровней. На четвёртом и пятом сквозь тело человека или животного просвечивают его жизненно важные органы. В первом случае это мозг и сердце, во втором лёгкие и желудок.

Ещё одна интересная область применения механики bullet time — управление автомобилем. Например, в GTA 5 у одного из главных героев, Франклина, есть способность замедлять время при езде на машине. Благодаря этому удаётся мягче проходить повороты и не врезаться в другие машины при движении на большой скорости через плотный автомобильный трафик.

Но GTA 5 в этом плане не первая. В серии Midnight Club, симуляторе нелегальных уличных гонок, игрок по мере прохождения мог активировать специальную способность, замедляющую время на несколько секунд.

А в игре 2009 года Wheelman с Вином Дизелем в главной роли благодаря способности «Циклон» можно развернуть автомобиль на 180 градусов и в замедленном режиме стрелять по противникам.

Как замедляют время в онлайне

Настоящий вызов для разработчиков — реализация эффекта bullet time в мультиплеере. Нельзя просто так замедлить время для одного игрока, чтобы у других оно протекало с прежней скоростью. Так что разработчикам приходится прибегать к разным трюкам.

Одной из первых игр, где bullet time можно было увидеть в сетевом режиме, стала TimeShift, вышедшая в 2007 году. В принципе, вся игра была про манипуляции со временем. В одиночном режиме можно было не только замедлить время, но и полностью остановить его и повернуть вспять.

В мультиплеере разработчики оставили лишь замедление и остановку. Запустить их можно c помощью специальных гранат. Каждая при попадании в цель создаёт вокруг себя сферу: всё, что внутри, замедляется либо останавливается. По задумке, пользоваться такими гранатами можно и для нападения, и для защиты.

Также в мультиплеере были комнаты и коридоры, в которых можно было запустить замедление или остановку времени.

Разработчики Max Payne 3, вышедшего в 2012 году, почти сразу отказались от идеи «пузырей, внутри которых время замедляется». Они перепробовали дюжину концепций мультиплеерного варианта Bullet time, прежде чем прийти к тому, что получилось в итоге. На полировку механики у них ушёл целый год.

Если игрок включал Bullet time, то время замедлялось для всех, кого он видел на экране, а также для игроков, которые видели тех, кто уже замедлился. В общем, слоу-мо передавалось вирусным путём. При этом скорость стрельбы и перезарядки оставались для игрока, активирующего способность, нормальными, что давало преимущество. Если противнику удавалось выбежать из поля зрения человека, запустившего замедление, то время для него начинало двигаться с нормальной скоростью.

При этом кто угодно запустить Bullet time не мог. Это была одна из способностей, которой игроки могли пользоваться, набрав нужное количество очков опыта. Как и другие способности, она расходовала ресурс «Адреналин», шкала которого заполнялась при убийстве других игроков.

А вот в мультиплеере игры F.E.A.R. замедлить время можно было с помощью специального усилителя, который в ходе боя переходил из рук в руки, как мяч в баскетболе. После того как он заряжался, игрок мог замедлить время для всех. Причём его команда двигалась и стреляла с почти обычной скоростью, а все противники «погружались в кисель». При стрельбе между нажатием кнопки «Огонь» и самим выстрелом у них проходило около секунды.

Игрок, который нёс этот усилитель, автоматически становился для вражеской команды целью номер один — его положение на карте обозначалось иконкой, видимой сквозь стены. Все старались убить его, чтобы забрать усилитель себе.

Впрочем, bullet time остаётся востребованным преимущественно в одиночных играх. И мы наверняка его не раз ещё увидим.