Unreal engine

Written in C ++ , the engine allows you to create games for most operating systems and platforms : Microsoft Windows , Linux , Mac OS and Mac OS X ; Xbox , Xbox 360 , Xbox One , PlayStation 2 , PlayStation 3 , PlayStation 4 , PSP , PS Vita , Wii , Dreamcast , GameCube and other consoles , as well as on various portable devices such as Apple devices ( iPad , iPhone ) controlled iOS system and others. (For the first time, work with iOS was presented in 2009 ^[6] ; in 2010, the engine was demonstrated to work on a device with a webOS system ^[7] ).

To simplify porting, the engine uses a modular system of dependent components; supports various rendering systems ( Direct3D , OpenGL , Pixomatic ; in earlier versions: Glide , S3 , PowerVR ), sound reproduction ( EAX , OpenAL , DirectSound3D ; formerly: A3D ), means of voice text playback, speech recognition ^{[8] [9] [ 10]} , modules for working with a network and supporting various input devices.

For playing on a network, Windows Live , Xbox Live , GameSpy, and other technologies are supported, including up to 64 players (clients) at a time. Thus, the engine was also adapted for use in games of the MMORPG genre (one example: Lineage II ).

Object Hierarchy

All elements of the game engine are presented in the form of objects having a set of characteristics, and a class that defines the available characteristics. In turn, any class is a "child" class of object . Among the main classes and objects, the following can be distinguished:

• Actor ( actor ) (a slang expression adopted by 3D-modelers, developers, replacing the expression "acting object" or "subject" - a translation of the English actor - the one who acts - the English action ) - the parent class containing all the objects that are related to the gameplay and have spatial coordinates.
  • Pawn ( pawn ) - a physical model of a player or object controlled by artificial intelligence. The name comes from the English. pawn - the one being manipulated (or a pawn , so such an object without any model looks like a pawn ). The control method is described by a special object, such an object is called a controller . The artificial intelligence controller describes only the general behavior of the pawn during the game process, and such parameters as “health” (the amount of damage after which the pawn ceases to function) or, for example, the distance at which the pawn draws attention to sounds. are set for each object separately.

• World, level ( world , game level ) - an object that characterizes the general properties of "space", for example, gravity and fog, in which all the "actors" are located. It may also contain parameters of the game process, such as, for example, the game mode for which the level is intended.

To work with simple and, as a rule, fixed elements of the playing space (for example, walls), a binary partition of space is used - the whole space is divided into “filled” and “empty”. In the "empty" part of the space, all objects are located, and also only in it can there be a "point of observation" when rendering the scene. The possibility of full or partial placement of objects in the "filled" part of the space is not excluded, however, it can lead to incorrect processing of such objects (for example, calculation of physical interaction) or incorrect rendering if the "observation point" is placed there (for example, the effect of the "hall of mirrors") . All pawns falling into the “filled” part of the space immediately “die”.

The surface is the main element of the binary space tree. These elements are created on the verge of intersection between the "filled" and "empty" parts of space. A group of elements of a binary space tree is called a node ( node , Russian node ). This term, as a rule, is used in the context of node count - the number of nodes on the screen or in the game space in general. The number of nodes that are simultaneously visible on the screen affects performance when drawing a scene. If a node does not appear on the screen or is completely blocked by other nodes, it is not calculated - this serves to increase productivity, especially in confined spaces. Dividing the entire space into groups of nodes is called zoning. ^[eleven]

Portals ^[12] are sometimes used for this - invisible surfaces that serve to manually divide a large node into two smaller ones (in the version of the Unreal Engine 3 engine, support for additive geometry was introduced, which made it possible to abandon zoning). In addition to portals, antiportals are used ^[13] .

The description of the "filled" and "empty" parts of space is carried out using a set of closed three-dimensional objects made up of disjoint surfaces - brushes ( brush , Russian brush ). This principle of constructing space is called constructive solid geometry . Geometry can be “additive” (all space is initially “empty”) and “subtractive” (space originally filled with matter).

Brushes are divided into three types:

• Solid - fully participate in the binary partition of space.
  • Additive ( additive ) - "fill" the binary space.
  • Substractive - “cut out” volumes in space.
• Semi-solid ( semi-solid ) - do not directly affect the binary tree of space, but affect its physical model. They can only “fill” the space. Serve to create "invisible" obstacles, as well as reduce the number of polygons and nodes. ^[14] .
• Empty ( non-solid ) - only create surfaces, do not affect the binary tree of space. They are mainly used to create volumes — volume — a part of a space that has properties different from those of the game world. Volumes take precedence, volume properties with high priority are applied to the actors in it. The game world always has a minimum priority. Using volumes, you can change gravity, viscosity, fog, and the like. Volumes starting with Unreal Engine 2 are used to create water (but not water surface).

Development Tools

The engine is equipped with tools ( SDK ), including the UnrealEd editor.

Unreal Engine 1

Debuting in 1998 , Unreal Engine 1 was one of the first game engines of this versatility; It combined a graphics engine , a physical engine , artificial intelligence , file and network systems management and a ready-made development environment for games - UnrealEd . Given the performance level of most computers of that time, the developers somewhat simplified some elements of the engine: a collision detection system, a network code, a controller code for a player ^[15] .

Some technologies of the Unreal Engine were revolutionary new for that time: for example, the use of a dynamic scene graph . This technology allowed to add a number of effects for applying on the surface:

• Partially or completely mirror surfaces.
• Warp technology ( warp ) - the ability when drawing to replace the image of one surface with a projection of the image onto another, parallel surface. Despite the fact that a number of objects could freely pass through the warp zones (for example, a rocket launched by a player), there were a large number of restrictions on the operation of such zones ^[16] . This technology looked like portals in the game (through which it was possible to shoot and pass, but they did not miss sounds), significantly ahead of their time. Game designers added the magnificent dynamic effect of an iridescent and luminous surface to such portals, as a result of which the portals were one of the notable features of Unreal 1.
• Skybox ( Skybox ) - projection on the surface of the rendering from another point (which usually fit in a small "box" with the texture of the sky superimposed, hence the name Skybox). Thus, the display is not the front face of the polygons, but the reverse, with a pre-imposed texture of the "sky" on the object. The game widely used the technique of scaling textures in such a way, which led to realistic views of the environment. For comparison, Quake 3 , using the id Tech 3 competitor engine, also had a dynamic sky, but unlike Unreal, it did not look photorealistic (having, in addition, an error in the decompression of the S3TC algorithm that led to the appearance of gradients). Unreal was one of the first games that made extensive use of multitexturing, which allowed (with proper placement of light sources and orientation with respect to pre-rendered textures) to achieve the effect of three-dimensional surfaces (although there were no true relief texturing technologies at that time in any game).

The engine was one of the first in which the halo effect appeared around light sources that faded smoothly, being blocked by the edges of the walls as the player moved; lava and some textures of puddles of water into which drops fell are made dynamic due to the use of procedural textures not of shaders, as in later games; and photorealistic animated sky.

The engine was originally released with support for two platforms: Windows and Macintosh . Thanks to the modular system of the engine, the ability to port the engine to the “new generation” consoles of that time was announced and was later successfully used on such platforms as GameCube , PlayStation 2 and Xbox . Network code independence from the client platform was also supported - Mac OS users could play in Unreal multiplayer mode with Windows users.

Unreal Engine 1.5

In 1999, an improved version of the Unreal engine was released, designed for modern (at that time) computers and consoles Dreamcast and PlayStation 2 . Significant additions were made, including: support for facial animation for characters; maximum texture resolution increased to 1024x1024, expandable system of "particles", S3TC technology . The second version of the UnrealEd editor has also been integrated.

This version of the engine is used in the multiplayer shooter Unreal Tournament , and in the adventure game " Harry Potter and the Sorcerer's Stone ."

A few years later, a group of independent UTPG developers turned to Epic Games for access to the source code for Unreal Tournament executables to continue supporting the game. Epic Games accepted the offer and for a while the development team released unofficial patches for the game ^[17] .

Unreal Engine 2

The second version of Unreal Engine was released in 2002 with the advent of Unreal Tournament 2003 , America's Army: Operations and Unreal Championship . The kernel and the rendering engine were almost completely rewritten in it, and a new (third) version of the UnrealEd editor was integrated. In addition, the Karma physical subsystem was integrated into it, supporting the physics of rag dolls and other innovations, which made it possible to achieve more realistic character behavior and interaction with the outside world. Other parts of the engine have also been improved or changed for better compatibility with PlayStation 2 , GameCube and Xbox .

The following technologies have appeared:

• A fluid surface is a flat object consisting of a large number of polygons that mimics the surface of a liquid. Such an object can be placed on the border with the volume of water and it will be distorted by the action of objects passing through it (for example, a diving player).
• Foliage ( foliage ) - objects generated on the fly that decorate the landscape (for example, grass).
• VoIP support - the ability to talk through the microphone with other players during the game.
• Speech recognition - translation of voice into text and processing as a command (for example, the ability to give commands to bots by voice). This technology used the Microsoft Speech API and therefore was only supported on a 32-bit version of Windows.
• More complex physics of bodies, the Karma technology - processing actions on bodies is not as an action on a single object, but as an action on a skeleton ( Ragdoll ) with parts of the body attached to it. At each joint of the character there are limiters (rotations), these limiters come in two types: articulated and linear. Linear can only rotate around one axis, and articulated in all three. Also, the effect on some objects is determined not by collision boxes, but by complex models, which are also tied to the skeleton.
• Ragdoll physics (as a result of the transition to Karma) - despite the fact that the "skeletal" structure of objects was implemented in the first version of the engine, the possibility of using the "rag doll" physics appeared only with the transition to a new physical subsystem.
• Vehicles ( vehicles ) - the ability to process events from a third-party "actor" ("actor"). Unreal Tournament 2003 is not fully implemented, there is an unfinished "actor" BullDog . However, there is an implementation of the level for UT2003, on which there is a modified "actor" that performs all the functions of a vehicle. Vehicles are divided by type of implementation: fixed (stationary defensive installations) made up of several objects (Karma vehicle), using a skeletal structure and vehicles attached to other vehicles (for example, a machine gun on a tank turret). Some vehicles can operate without a “pilot”, driven by their own artificial intelligence.
• EAX 3.0 is a 3D sound engine developed by Creative Labs .

Due to the transition to 32-bit graphics and the use of Karma technology, the use of warp zones has become difficult.

Unreal Engine 2.5

In this version, the graphics engine was once again improved and optimized - support for Direct3D 9, OpenGL 2, and Pixomatic appeared (the latest rendering system is used for computers with a weak graphics card, but a powerful central processor). Added support for 64-bit Windows NT and GNU / Linux operating systems . The highest possible resolution of textures is raised to 4096x4096 pixels, full-fledged Unicode support ( 16-bit ) is added, which allowed to create fully localized games in Asian languages.

In addition, the engine itself was significantly optimized, which allowed to achieve greater performance with the same system requirements. Now you can play videos in DivX and Bink format. Later versions introduced the SpeedTree tree creation system.

This version of the engine was used in such computer games as Unreal Tournament 2004 , Pariah , Killing Floor and many others.

Unreal Engine 2 Runtime

Unreal Engine 2 Runtime is a special version of the Unreal Engine 2.0 engine (based on build 2226) with a limited license. Later, the engine was replaced by UDK - a cheaper version of the Unreal Engine 3 engine.

The user could download the distribution kit of the Windows version of the engine from the official site (for other operating systems it was necessary to purchase a license). В комплекте поставлялся редактор карт UnrealEd , утилита ucc , а также тестовый уровень и небольшой набор моделей и текстур , демонстрирующие возможности технологии. Движок бесплатен для некоммерческих проектов, а также для использования в образовательных целях (таких как создание 3D -презентаций).

Для использования в коммерческих целях требовалось приобрести лицензию.

Unreal Engine 2X

Специальная версия движка для консоли Xbox , основанная на версии 2.0. Помимо оптимизации кода, были введены новые визуальные эффекты, такие как depth of field (глубина зрения), динамическая гамма-коррекция, bloom и различные вариации blur . Формат текстур был изменён для более реалистичного отображения теней в высоком разрешении, добавлен Memory Tracking , поддержка голосового чата, сервиса Xbox Live , а также функция разделения экрана

Был использован только в Unreal Championship 2 .

Unreal Engine 3

Версия была разработана с учётом персональных компьютеров, использующих современные системы рендеринга (DirectX 9/10 и OpenGL 2/3), и консолей следующего поколения ( PlayStation 3 и Xbox 360 ). В связи с широким распространением многопроцессорных систем движок использует два параллельных главных потока — основной поток (отвечающий преимущественно за игровой процесс) и поток рендеринга. Кроме двух главных потоков могут быть вызваны второстепенные, которые выполняют разовые задачи ^[18] . Появилась поддержка многопоточной динамической загрузки данных ( streaming ), например, загрузка «локации» непосредственно при перемещении по ней в целях экономии ресурсов.

Обновлённый графический движок поддерживает большинство современных технологий, включая HDR , попиксельное освещение, динамические тени, шейдерную модель четвёртой версии, геометрические шейдеры. Сам графический конвейер был переведён под управление шейдеров.

От физической подсистемы Karma отказались, заменив её на PhysX от компании AGEIA . Позже AGEIA выпустила набор дополнительных библиотек к игре, позволяющих задействовать все возможности физической системы (такие как эффект «жидкости» или ткани).

За анимацию лиц персонажей отвечает интегрированный анимационный движок FaceFX разработки OC3 Entertainment . Обновлена версия EAX до 5-й. Добавлена поддержка технологии SpeedTree для генерации деревьев. Упор был сделан на additive -геометрию, однако от поддержки вычитательной геометрии не отказались. Недостатком вычитательной геометрии в первую очередь является гораздо более длительный расчёт освещения ^[19] .

Представлен новый редактор UnrealEd , переписанный с использованием wxWidgets .

Появилась поддержка огромного количества устройств; на мероприятии Adobe Max в Лос-Анджелесе была продемонстрирована работа движка Unreal Engine 3 работающего посредством платформы Adobe Flash 11 .

Unreal Development Kit (UDK)

Несмотря на то, что Unreal Engine 3 был открыт для создания модификаций, возможность продавать игры на базе UE3 предоставлялась только обладателям лицензии на игровой движок.

Однако, в ноябре 2009 года , компания Epic Games выпустила бесплатную версию на базе Unreal Engine 3, получившую название Unreal Development Kit (UDK), которая стала доступной для каждого начинающего разработчика. (Движок обновлялся параллельно с развитием коммерческой версии и со временем начал базироваться на Unreal Engine 3.5).

В соответствии с пользовательским соглашением ( EULA ), разработчики игр могут продавать свои игры сделав одноразовую выплату компании Epic Games в сумме $99. В случае если коммерческий продукт на базе UDK наберёт в общей сумме $50,000 прибыли, то разработчик будет вынужден выплачивать 25 % роялти компании Epic Games. В декабре 2010 года была выпущена версия UDK поддерживающая создание игр для платформы iOS .

Unreal Engine 3.5

В данной версии произошла очередная эволюция графической составляющей. Так, помимо прочего, был добавлен фильтр пост-обработки Ambient occlusion , улучшающий тени и освещения. Было увеличено число обрабатываемых персонажей в кадре. Переработана на новом уровне технология динамической водной поверхности, физика мягких тел и разрушаемое окружение также значительно улучшены.

В марте 2010 года был опубликован анонс новых возможностей движка, которые были представлены на Game Developers Conference 2010 . Одним из основных нововведений является новая система расчёта освещения Unreal Lightmass , использующая глобальное освещение без потерь функций, которые были реализованы в более старых системах освещения. Улучшена работа с многопроцессорными системами — распределение задач между многопроцессорными системами с помощью Unreal Swarm , а также ускорение компиляции кода C++ и обработка Unreal Script за счёт Unreal Build Tool (последнее увеличение производительности коснётся только разработчиков или создателей любительских модификаций). Добавлено собственное средство распространения пользовательского контента — Unreal Content Browser , появился Unreal Master Control Program — новый мастер-сервер, для обновления клиентов и ведения глобальной статистики, который уже используется в Gears of War 2 . В связи с нововведениями Epic Games China планировала продемонстировать использование движка для массовых многопользовательских онлайн игр ^[20] .

В 2011 году компанией Epic Games был продемонстрирован видеоролик о последних обновлениях, внесённых в движок — Samaritan («Самаритянин») ^[21] ; пресса и игроки стали называть его «Unreal Engine 3.9». ^[22] В очередном обновлении движок третьего поколения получил поддержку DirectX 11, а также огромное количество сопутствующих технологий.

Unreal Engine 4

18 августа 2005 года вице-президент Epic Games Марк Рейн сообщал, что Unreal Engine 4 уже два года как находится в разработке и его целевыми платформами являются персональные компьютеры и консоли 8-го поколения , а единственным человеком, работавшим над движком, является Тим Суини . Сам же Суини на GDC 2006 объявил, что разработка четвёртого Unreal Engine не начнётся раньше 2008 года , поскольку UE3 будет актуален как минимум до 2010 года .

9 октября 2008 года на TGS группа разработчиков Square Enix сообщила, что они «видели следующий Unreal Engine (Unreal Engine 4)» и «не могут дождаться возможности поработать с ним» ^[23] . Ранее Square Enix выпустила The Last Remnant и «не встречалась с проблемами при работе с Unreal Engine 3».

Презентация технической демонстрации Unreal Engine 4 была проведена на E3 2012 7 июня.

19 марта 2014 года Unreal Engine 4 начал своё свободное распространение для всех желающих с подпиской в 19$ в месяц. Исходные коды также выложены на репозиторий GitHub .

2 марта 2015 года Epic Games сделала заявление об изменении системы распространения: движок стал бесплатным для всех разработчиков, при условии, что прибыль от приложений, созданных на основе движка не превышает $3000 за квартал ^[24] .

Ранее Epic Games объявляла о конкурсе, в ходе которого разработчики могли бы получить 5 миллионов долларов; для этого требуется представить рабочий прототип своей игры.

Модифицированные Unreal Engine

Некоторые компании-разработчики предпочитают использовать технологии Unreal в качестве основы для разработки собственного движка.

Например, Unreal Engine 2 был специально доработан для игр Deus Ex: Invisible War и Thief: Deadly Shadows , получив внутреннее имя Flesh . Irrational Games одной из первых внедрила в свой Vengeance Engine (основан на Unreal Engine 2.5) технологию реалистичного освещения HDR , а также физический движок Havok 2.0 и другие функции, которые ныне широко используются в игровых технологиях. Этот движок был использован в Tribes: Vengeance и SWAT 4 . Игра BioShock от Irrational сначала также использовала Vengeance Engine , но затем разработчики частично заменили его на более актуальный Unreal Engine 3. Модифицированная версия стала называться Vengeance Engine 2 ^[25] . Ubisoft используют для своих проектов движки YETI engine и LEAD engine , созданные на основе Unreal Engine 2.5.

Unreal Engine 1 : В конце 1999 года Epic Games опубликовала часть исходных кодов исполняемых файлов Unreal Tournament , что послужило началу работы проекта OpenUT по портированию движка и игры на Linux . Через некоторое время работу над OpenUT перехватила Loki Software . ^[26] Linux-версия Unreal Tournament была выпущена в продажу Loki Games. Первая версия движка больше не доступна для лицензирования, однако исходный код, необходимый для сборки собственных исполняемых файлов, существует в свободном доступе. Стоит отметить, что они распространяются по «Unreal Retail» лицензии — то есть только для персонального использования. ^[27] Кроме того, в 2004 году был опубликован исходный код игры Rune ^[28]

Unreal Engine 2/2.5 : Вторая версия долгое время была доступна для лицензирования наряду с третьей. Epic Games предлагала её для создания игр для ПК и приставок шестого поколения за сумму $350000 и больше (зависело от количества поддерживаемых платформ).

Unreal Engine 2 Runtime : Для некоммерческих проектов, не относящихся к видеоиграм, была доступна версия Unreal Engine 2 Runtime. Разработка игр на этой версии движка запрещена (несмотря на то что конкретного определения «игр» в лицензии нет) по причине того что «основной доход Epic Games получает от создания игр, и если вы хотите сделать свою игру — сделайте её в качестве модификации к существующему продукту». Для бюджетных проектов было доступно лицензирование Unreal Engine 2 Runtime по сравнительно низкой цене (от $8000). Стоимость лицензии зависит от количества разработчиков (числа «рабочих мест»). Вместе с лицензированием хотя бы одного «рабочего места» доступен заказ заголовочных файлов второй версии движка по цене $5000.

Цена лицензирования версий 3.0 и выше не публикуется, однако упоминается что имеется выбор из различных вариантов лицензий, в том числе и для неигровых продуктов. 5 ноября 2009 года был выпущен пакет Unreal Development Kit , бесплатная версия Unreal Engine 3.5 для некоммерческого использования с возможностью покупки дешёвой коммерческой лицензии ^[29] . Если написание игр на Unreal Engine 2 Runtime было строго запрещено, то написание игр с использованием UDK допустимо, однако запрещено на его базе создание продуктов, «которые могут или будут соперничать с UDK, а также связующим ПО (middleware) или ПО для разработки игр (game development software) созданным Epic Games».

Текущая политика лицензирования: Unreal Engine 4

2 марта 2015 года Unreal Engine 4 стал бесплатным. Однако, разработчики игр, как и прежде, должны передавать 5 % от заявленной цены игры (п. 5 ч. 10 лицензионного соглашения) компании Epic Games, но при условии, что доходы игры составляют более $3000 за квартал.

Игры на движке Unreal Engine выполнены в самых различных жанрах, однако первые проекты создавались, как правило, в жанре шутера или экшена ; гибкость технологии позволяет создавать на нём стратегии , квесты , различные симуляторы и пр.

Кроме того, движок может применяться для работы с графикой в кинематографе, например, для создания спецэффектов , и в образовательных целях.

• Unreal Technology (англ.) . — официальный сайт игрового движка. Дата обращения 7 марта 2015. Архивировано 22 марта 2012 года.
• The Unreal Developer Network (англ.) . — официальный сайт для разработчиков. Дата обращения 7 марта 2015.
• BeyondUnreal (англ.) . Дата обращения 7 марта 2015.
• Unreal Engine 2 — Engine Details (англ.) . DevMaster.net (14 июля 2004 года). — характеристики движка. Дата обращения 20 июля 2009. Архивировано 20 февраля 2012 года.
• Unreal Engine 3 — Engine Details (англ.) . DevMaster.net (5 июля 2004 года (последнее обновление — 11 июля 2007 года)). — характеристики движка. Дата обращения 20 июля 2009. Архивировано 20 февраля 2012 года.