Ode an die Quelle: Eine Geschichte der unermüdlichen Spiele-Engine von Valve

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Ein Blick auf das kreative Erbe der Technologie, die Half-Life, Portal und Left 4 Dead zum Leben erweckt hat.

In den 8-Bit-Tagen begann das Spieledesign mit Metzgerpapier und farbigen Markern. Ein ehemaliger Produzent von Konami hat mir einmal erzählt, wie die Level im ursprünglichen Castlevania entstanden sind; Alle versammelten sich in einem Konferenzraum, an den Wänden wurde Metzgerpapier ausgebreitet und die blockigen Hindernisse und Plattformen wurden von Hand hinzugefügt. Mit dem Aufkommen von 3D, diskreten Grafikchips und paralleler Verarbeitung ist die Nützlichkeit von Markern und Metzgerpapier gesunken.
Was an ihrer Stelle entstanden ist, ist die „Spiele-Engine“, ein häufig verwendeter, aber allgemein missverstandener Begriff zur Beschreibung der Werkzeuge, mit denen ein modernes Spiel erstellt wird. Die häufigste Analogie ist die einer Filmkamera. Game Engines sind die zentrale Technologie in der Spieleentwicklung, das Toolset, das Charakterkunst, Animation, Levelgeometrie, KI-Code, Event-Scripting und Spezialeffekte zu einem zusammenhängenden Ganzen verbindet.

In den letzten Jahren ist ein gesunder Wettbewerb zwischen verschiedenen Unternehmen entstanden, die ihre eigenen Engines für die Lizenzierung und Modifikation durch andere Entwickler offen machen. Die Unreal Engine von Epic hat sich in naher Zukunft zum Marktführer entwickelt, aber die Source Engine von Valve hat sich als die langlebigste, konsistenteste und zugänglichste erwiesen. Für Entwickler, die sich darüber beschwert haben, dass sie ihre Kamera jedes Mal „umbauen“ müssen, wenn sie ein Spiel machen, macht Source ein starkes Argument, dass die Kamera für Spiele bereits angekommen ist.

Es begann so
Ventil Corporation wurde 1996 ins Leben gerufen, als Gabe Newell, ein Harvard-Aussteiger, seinen Job bei Microsoft kündigte, um mit Mike Harrington, seinem Kollegen aus dem Windows-Team, Videospiele zu entwickeln. Mit eigenem Geld und einer Lizenz zur Nutzung der Quake-Engine von id Software schuf Valve Halbwertszeit . In den nächsten zwei Jahren modifizierte Valve die Quake-Engine erheblich, um sie besser an ihr Spiel anzupassen, überarbeitete das Animationssystem, überarbeitete die KI-Tools und fügte Direct3D-Unterstützung hinzu.
Nach mehreren Verzögerungen war das Spiel endlich bereit für die Veröffentlichung, aber Valve war immer noch nicht fertig mit dem Basteln an der Engine. „Wir haben festgestellt, dass es bereits einige Projekte gibt, an denen wir mit der Arbeit beginnen müssen, aber wir konnten es nicht riskieren, den Code in die Auslieferungsversion des Spiels einzuchecken.“ sagte Erik Johnson, Projektmanager bei Valve. Es wurde beschlossen, den endgültigen Code des Spiels unverändert zu lassen, aber mit einem zweiten Codesatz abzuzweigen, um weiterhin neue Ideen und Funktionen intern zu implementieren.

„$Goldsrc“ war Valves Begriff für den Code, der bereits durch Half-Life veröffentlicht wurde, während „$Src“ der Name für das sich ständig weiterentwickelnde Toolset war, das schließlich zu Source werden sollte. Während die meisten Spielefans Game-Engines eher als diskrete und stabile Plattformen betrachten, stand die Source-Engine schon immer für Anpassungsfähigkeit und kontinuierliche Weiterentwicklung. Noch bevor es einen eigenen Namen und eine eigene Marke hatte, galt es als Work in Progress, eine Mischung aus verschiedenen Elementen, die eher für das Gameplay als für reine technische Fähigkeiten verschmolzen wurden.

Nach dem anfänglichen Erfolg von Valve mit Half-Life, das im ersten Jahr über 2,5 Millionen Mal verkauft wurde, scheute man sich davor, sich sofort auf eine vollwertige Fortsetzung oder ein neues episches Projekt festzulegen. Stattdessen konzentrierten sie sich lieber auf Mods und Erweiterungspakete, um das Half-Life-Ökosystem aufzubauen. Randy Pitchford von Gearbox, dessen Firma Half-Life: Opposing Force entwickelt hat und Half-Life: Blue Shift , sagte Valve wollte sicherstellen, dass die zentralen Spielwerkzeuge bei der Entwicklung der Erweiterungen nicht dramatisch verändert wurden.

„Sie wissen vielleicht, dass es eine ganze Community von Fans gibt, die Modifikationen und Add-Ons für Half-Life entwickeln“, erklärte Pitchford. 'Eine Änderung der Engine riskiert, die ganze Arbeit dieser aufstrebenden Entwickler zunichte zu machen.'

In den Jahren nach der Veröffentlichung von Half-Life erwies sich die Strategie, Benutzermodifikationen und Erweiterungen zu unterstützen und eine stabile technische Plattform für alles anzubieten, als monumental. Die Half-Life-Version von Team-Fortress bildete seitdem die Gameplay-Grammatik fast aller Online-Shooter. Gegenschlag wurde zu einem internationalen Phänomen, spielte obsessiv und kompetitiv auf der ganzen Welt, von den weit entfernten Internetcafés Westchinas (wo ich das Spiel zum ersten Mal begegnete) bis zu den High-End-Maschinen amerikanischer Wettkampfspieler.


Frühe Ego-Shooter wie Doom und Wolfenstein 3D hatten ihre Wurzeln in Shareware und Community-Modifikationen, aber Valves Fähigkeit, das Half-Life-Toolset und -Universum als echte Plattform zu unterstützen, war beispiellos. Im Laufe der Jahre gab es weiterhin erhebliche Sprünge in Bezug auf die Grafikverarbeitung, und obwohl die Produkte von Valve weiterhin beliebt waren, war klar, dass ein bedeutendes Update unvermeidlich sein würde.

Mit der Ankündigung von Doom 3 im Jahr 2001 und den Fortschritten, die Microsofts DirectX-Technologie bot, begannen die Texturen und Umgebungen des ursprünglichen Half-Life auf ihr relatives Alter hinzuweisen. Eine neue Plattform wäre erforderlich.

Source & Steam entstehen
Auf der E3 2003 enthüllte Valve schließlich die vollwertige Fortsetzung von Half-Life, einschließlich hochmoderner Grafik und Integration für Havoks hochmoderne Physik-Engine. Das Spiel hatte einen atemberaubenden Sinn für Fotorealismus, eine Kombination aus einer unglaublich gedämpften Farbpalette und der Fähigkeit, mit losen Trümmern zu interagieren, die überall in der Umgebung verstreut sind.

Das war die offizielle Coming-out-Party für Source. Während einige davon ausgingen, dass dies ein brandneues Toolset war, das speziell für den Start des Spiels erstellt wurde, war es genauso eine Fortsetzung von Valves Arbeit, die ursprüngliche Quake-Engine in etwas zu modifizieren, das für ihre eigenen Designanforderungen geeignet war. John Carmack sogar notiert dass es in der endgültigen Version von noch Codezeilen der ursprünglichen Quake-Engine gab Halbwertszeit 2 .

Bei der Beschreibung der Source-Engine betonte Valve die Ideen von Modularität und Konsistenz. Es war eine Plattform, die als stabile Grundlage betrachtet werden konnte, zu der Funktionen, Updates und inkrementelle Technologie hinzugefügt werden konnten, ohne die Benutzerbasis zu spalten oder einen Sprung zu einer nächsten Version der Technologie zu erfordern.

Ein Teil der Umsetzung dieser Vision wurde Steam, das digitale Vertriebssystem von Valve. Ursprünglich als Mittel zur Bekämpfung von Piraterie und zum Anbieten von Updates für engagierte Fans gedacht, wurde schnell klar, dass Steam zu einem wesentlichen Bestandteil von Source werden würde, wodurch es sich durch herunterladbare Updates für alle verbundenen Benutzer organisch weiterentwickeln würde, auf einem Niveau, das es bisher nicht gegeben hatte möglich, als das ursprüngliche Half-Life veröffentlicht wurde.

Diese Verteilungsmethode wurde zum großen Teil durch das in der Quelle selbst verkörperte Denken ermöglicht. „Grundsätzlich geht es bei Spielen darum, was man tut, nicht darum, was man sieht“, sagte Newell sagte im Interview mit bit-tech. „In Bezug auf Dinge, die Spiele zu grundlegend tiefgreifenden Erfahrungen machen – und sie von nicht-interaktiver Unterhaltung wie Fernsehen und Film unterscheiden – geht es also mehr darum, was Sie auf der CPU als auf der GPU tun.“

Während sich andere Engine-Entwickler darauf konzentriert haben, die Grafik zu verfolgen und die Grenzen der GPU-Verarbeitung zu erweitern, ist Valve bei Source konservativer geblieben. „Wir müssen entscheiden, ob wir Zeit damit verbringen, an unserer Shader-Pipeline zu arbeiten, oder ob wir an künstlicher Intelligenz arbeiten“, sagte Newell gesagt Stein, Papier, Schrotflinte. „In Bezug auf unseren eigenen Prozess sagen wir also: ‚Fangen wir dort an, wo der Kunde das Spiel startet … was erlebt er, wie fühlt er sich?' Was ergibt sich daraus in technischer Hinsicht?'

Das erste große Update kam 2005 mit der Hinzufügung von High Dynamic Range-Beleuchtung. Valve zeigte diese Ergänzung durch die Veröffentlichung eines gelöschten Levels von Halbwertszeit 2 , auch Lost Coast genannt Tag der Niederlage Quelle , die eine filmische Anwendung von Lichteffekten mit dramatischer Wirkung bot. Die Veröffentlichung von The Orange Box im Jahr 2007 sah ein Update für Partikeleffekte, Gesichtsanimationen sowie Unterstützung für Multi-Thread-CPUs vor, die sowohl für PCs als auch für Konsolen unverzichtbar geworden waren.

Source ist jetzt mehr als fünf Jahre alt, aber Valves Spiele konkurrieren weiterhin gut mit visuellen Kraftpaketen wie Crysis und Killzone 2. Half-Life 2: Folge 2 wurde für seine Lichteffekte und realistisch detaillierten Charaktermodelle hoch gelobt 4 sind gestorben war technisch beeindruckend für die schiere Menge an Feinden, die auf die Spieler geworfen wurden, und seinen schändlichen KI-Direktor, der dafür sorgte, dass sich jeder Kampagnendurchlauf anders anfühlte.

Das diesjährige Left 4 Dead 2 bleibt eines der am sehnlichsten erwarteten Spiele der Weihnachtszeit, und es hat überhaupt nicht darunter gelitten, dass es in der visuellen Abteilung ein paar Schritte hinter anderen Konkurrenten zurückbleibt. Es hat auch eine bemerkenswert breite Palette verschiedener visueller Stile beherbergt, vom gedämpften Realismus von Half-Life bis zum klaustrophobischen Futurismus von Portal bis hin zu den übertriebenen Cartoons von Team Fortress 2. Und es ist eine Engine, die auf einer originalen Xbox oder einem hochmodernen PC laufen kann.

Das Aufkommen von Steam als herausragendes digitales Vertriebsportal hat Valve noch näher an seine Kunden und Community gebracht. Eine der Stärken und Schwächen eines dedizierten Online-Cloud-Dienstes ist die Möglichkeit, Daten von Spielern zu extrahieren. Viele Spieler haben Anstoß an Verletzungen ihrer Privatsphäre genommen, aber Data-Mining hat es Valve ermöglicht, ihre Source-Updates mit echten Daten über die Hardware ihrer Kunden zu verknüpfen und Updates und Patches anzubieten, die auf echten Spielerdaten basieren.


Team of Rivals: Lizenznehmer und Mods
Newell sprach offen über die Wurzeln von Valve, angefangen als unternehmungslustige junge Modder, die id davon überzeugen konnten, ihnen die Quake Engine zu überlassen. Von Anfang an haben sie die Offenheit für nutzergenerierte Inhalte betont und ihre Tools der Community-Kreativität angeboten, um ihre Gaming-Marke frisch zu halten. Einige der einflussreichsten Spiele aller Zeiten sind ein direktes Ergebnis von Valves Bereitschaft, die Arbeit der eigenen Community zu unterstützen.

Obwohl es schwer zu argumentieren ist, dass Source-Mods einen so tiefgreifenden und nachhaltigen Einfluss auf die Branche hatten wie Team Fortress und Gegenschlag , gab es eine Reihe verschiedener Arten von Spielen und experimentellen Erfahrungen im Angebot. Zu den einflussreichsten gehört Garrys Mod . Ursprünglich das Produkt von Garry Newmans Experimenten mit den Physiksystemen in Half-Life 2, wurde Garry's Mod schließlich zu einer Art virtuellem Spielplatz mit leerer Leinwand, der alle Assets von Half-Life 2 in virtuelle Spielzeugpuppen verwandelte.

Garry's Mod wurde verwendet, um ausgeklügelte Machinima zu erstellen, andere Spiele mit der Physik von Half-Life nachzubilden und ausgeklügelte Mausefallen zu bauen. Sie könnten Tage damit verbringen, durch YouTube zu klicken und all die zufälligen Permutationen und Experimente zu erkunden, die Sie mit einer einfachen Suche nach 'Garry's Mod' sehen werden. Es ist wie LittleBigPlanet ohne die autokratischen Einschränkungen des Kunststils und der Sichtweise.

Newman war kein erfahrener Programmierer oder Designer, als er seine frühen Experimente mit Source begann. 'Es gab eine Menge Dinge, die ich nicht ganz verstanden habe', sagte Newman zu mir. „Vektoren, Matrizen, all die grundlegenden Dinge. Aber das Herumspielen mit der Engine hat mich dazu gebracht, diese Dinge zu lernen. Es war wie ein riesiger Crashkurs in Spieleprogrammierung für mich.“

Newman nennt den technischen Support von Valve durch Antworten auf E-Mails und das Angebot eines riesigen Wikis als entscheidend für die Entwicklung von Garry's Mod von einem Zufallsexperiment zu einem kommerziellen Produkt. 'Valve war großartig. Ich hätte nicht mehr verlangen können als das, was sie für mich getan haben', sagte Newman.

„Ich blicke auf einige der dummen Fragen zurück, die ich vor 3-4 Jahren gestellt habe, und frage mich, warum sie überhaupt daran gedacht haben, darauf zu antworten. Außerdem ist es nicht so, dass sie ein Team herumhängen haben, das nur dafür eingestellt wird, SDK-Fragen zu beantworten. Alle Fragen, die ich gestellt habe, wurden direkt von den Programmierern beantwortet, die an der Engine arbeiten.'

Am anderen Ende des Spektrums wurde Source von professionellen Entwicklungsstudios genauso lizenziert wie Epics Unreal Engine 3, obwohl Source den zusätzlichen Bonus der Steam-Integration bietet. Carlos Bordeu ist eines der Gründungsmitglieder von ACE Team, dem Entwickler des kürzlich veröffentlichten Zeno Clash, einem Spiel, das IAPN als ein beschrieben hat Fiebertraum .

Das Spiel ist ein First-Person-Brawler in prähistorischen Zeiten und bietet den Spielern die Möglichkeit, Höhlenmenschen und seltene Tiere mit Stöcken, Knochen und ihren bloßen Händen zu verprügeln. „Wir wussten, dass wir das Spiel über den digitalen Vertrieb verkaufen mussten“, sagte mir Bordeu. „Wir haben uns für Source entschieden, um das Spiel zu entwickeln, weil damals im Grunde nur Valve-Spiele über Steam verkauft wurden.“

Bordeu erwähnte Probleme, die sein Team mit einigen der älteren Tools in Source hatte, die sein Team umschreiben wollte. „Wir mussten sehr organische Umgebungen erstellen, und die Source-Engine verwendet Pinsel (Kastenformen) als Grundelement für die Kartenerstellung“, sagte Bordeu. „Wir konnten das einfach nicht verwenden, also haben wir den Code geändert, damit wir benutzerdefinierte Beleuchtung für Umgebungsmodelle und andere interessante Dinge machen konnten.“

Obwohl einige der grafischen Elemente überarbeitet werden mussten, war Bordeu zufrieden mit Sources Fähigkeit, die Gameplay-Ideen des Teams zum Leben zu erwecken. „Ich denke, dank Source glänzen zwei Dinge im Spiel“, sagte er. „Die Kampfphysik und wie Feinde in Ragdolls fliegen, aber mitten im Kampf sehr natürlich aufstehen können; und die Gesichtsausdrücke und die Vielseitigkeit der Emotionen, die wir dank Valves hervorragender Gesichtstechnik auf die menschlichen Charaktere übertragen konnten.“

Die Mod-Community für Source war eine lebendige und kreative Arena für Spielekreativität. Das Schiff angeboten wurde ein interaktiver Krimi, der die Spieler aufforderte, auf einem Kreuzfahrtschiff Detektiv zu spielen, indem sie Beweise sammelten und auf Dialogbasis verhörten. Insektenbefall hat das Konzept des kompetitiven Online-Shooters neu interpretiert, bei dem Bugs gegeneinander antreten, um Ressourcen zu entwickeln.

Hardcore-Game-Fans haben sich an epische Remakes gemacht und bringen Klassiker wie 007 Goldauge , Perfekt dunkel , und die Original Half-Life in die Moderne mit Hochglanz-Remake-Projekten. Fans japanischer Fiktion konnten das Universum von nachbauen Neo-Tokio , die oft zitierte Umgebung des bahnbrechenden Anime und Manga Akira, die von einer Schurkengruppe professioneller Entwickler erstellt wurde.

Da die Konsolenhersteller gerade erst anfangen, für die Idee der digitalen Verbreitung und benutzergenerierter Inhalte aufzuwachen, ist es schwer, gegen Valves egalitären Ansatz für ihre Tools und Inhalte zu argumentieren.


Eine andere Quelle?
Gamer haben sich an die Idee gewöhnt, alle paar Jahre neue Hardware zu kaufen. Jede neue Hardwaregeneration stellt im Allgemeinen eine Herausforderung für Entwickler dar, die ihre Tools von Grund auf neu aufbauen mussten, um sich mit der neuen Verarbeitungstechnologie auseinanderzusetzen.

Angesichts der relativen Leistungsfähigkeit moderner Konsolen und PCs ist es schwer zu argumentieren, dass visuelle Wiedergabetreue der notwendige nächste Schritt für das Wachstum der Videospielindustrie ist. Source ist seit mehr als fünf Jahren eine lebendige und kreative Brutstätte, und seine technischen Wurzeln reichen sogar noch weiter zurück.

„Ich persönlich glaube, dass, wenn Valve die Engine korrekt iteriert, sie überhaupt nicht zu einer vollständigen neuen Version springen müssen“, sagte Bordeu. „Ein Großteil der aktuellen Technologie von Source benötigt nur wenige (wenn überhaupt keine) Modifikationen, um mit allem auf dem Markt zu konkurrieren (wie Physik und Mimik / Lippensynchronisationstechnologie). Mit einer Verbesserung des Renderers und etwas Arbeit, damit die Ebenen größer werden können, Source wäre so stark wie jeder andere Motor da draußen.'

Während Sie möglicherweise über Umgebungsdetails oder Polygonzahlen feilschen können, ist dies ein marginales Argument. Left 4 Dead 2 sieht immer noch gut aus. Unabhängig davon, ob das Argument, Game Engines seien das Äquivalent von Filmkameras, den Test der Zeit besteht oder nicht, gibt es ein gemeinsames Element. Sowohl Source als auch das Aufkommen der 16-mm-Kamera haben sich als technische Plattformen erwiesen, die für jeden mit Energie und der Bereitschaft, sich auszudrücken, leicht verfügbar sind.

Die größten Hürden sind kreative, nicht technische. Source wird sich weiterentwickeln, Funktionen hinzufügen und sich auf unzählige technische Arten verbessern. Aber Valve ist sich bewusst, dass technischer Fortschritt nichts ohne Ausdruck und Kreativität ist. Es ist erstaunlich, wenn man sich vorstellt, dass ein fünf Jahre altes Spieldesign-Programm nicht nur so weit überlebt hat, sondern auch weiterhin einer der Branchenführer bleibt, wenn es darum geht, Grenzen zu überschreiten und neue Gameplay-Ideen einzuführen.

In einer Branche, die oft auf tragische Weise darauf fixiert ist, was als Nächstes kommt, bleibt Source eine lebendige und inspirierende Plattform und eine Erinnerung an alles, was möglich bleibt, wenn nur jemand da draußen die Überzeugung hat, anzufangen. Die Tools sind nur einen Klick entfernt. Und sie kommen mit einem handlichen Handbuch .