در این نوشته قصد داریم نگاهی کوتاه به انجین راکستار (Rockstar) یعنی RAGE و چالش ۶۰ فریم آن داشته باشیم.

برای خلاص شدن از این کلمه شیطانی (Frame) ابتدا بهتر است با معنای آن آشنا شویم.

فریم چیست؟

فریم (Frame) در صنعت بازی‌های ویدیویی و گرافیک کامپیوتری به هر یک از تصاویر ثابت گفته می‌شود که به طور پیوسته نمایش داده شده تا توهم حرکت را ایجاد کند. هنگامی که Frame را به زبان می آوریم ، در واقع به تعداد تصاویری اشاره می‌کنیم که یک سیستم می‌تواند در هر ثانیه پردازش و نمایش دهد. این معیار با واحد فریم بر ثانیه (FPS) سنجیده می‌شود. نرخ فریم بالاتر به معنای تعداد بیشتری از این تصاویر در هر ثانیه است که در نتیجه باعث روان‌تر شدن تصاویر خواهد شد. در بازی‌های ویدیویی، نرخ فریم یک عامل مهم برای تجربه‌ی بازی است. نرخ فریم پایین باعث شده تا حرکات در بازی به شکل کند و ناهموار به نظر برسد، در حالی که نرخ فریم بالا تجربه‌ای روان و سریع‌تر ایجاد می‌کند. یکی از کاربردهای مهم Frame و نرخ Frame در بهبود واکنش‌های بازیکن به رویدادهای درون بازی است. در بازی‌های رقابتی یا سریع مانند بازی‌های شوتر اول‌شخص، نیاز به نرخ Frame بالاتر به وضوح احساس می‌شود، چرا که بازیکن باید خیلی سریع به تغییرات محیط و حریفان واکنش نشان دهد. درنهایت هر چه نرخ فریم بالاتر باشد، میزان تأخیر ورودی کمتر و تجربه بازی روان‌تر می‌شود.

RAGE؛ سلاح مخوف راکستار

انجین راکستار، که به نام RAGE (Rockstar Advanced Game Engine) شناخته می‌شود، یکی از بهترین موتورهای بازی‌سازی است که برای ایجاد جهان‌های باز بزرگ و پیچیده طراحی شده است. این انجین در مقایسه با دیگر موتورهای مشهور مانند Unreal Engine یا Unity، به‌طور خاص برای نیازهای راکستار و بازی‌های دنیای باز با جزئیات بالا بهینه‌سازی شده است. تمرکز اصلی این انجین روی خلق جهان‌های باز عظیم، تعامل‌پذیر و واقعی‌ از لحاظ بصری و گیم‌پلی است (درواقع شرکت‌های بازی‌سازی انجین را براساس نیاز خود خلق می‌کنند). یکی از ویژگی‌های برجسته RAGE، تعامل عمیق با محیط و سیستم فیزیکی پیشرفته آن است. در حالی که بسیاری از موتورهای بازی دیگر از موتور فیزیکی مانند Havok استفاده می‌کنند، راکستار با توسعه سیستم‌های فیزیکی داخلی خود توانسته تجربه‌ای واقع‌گرایانه‌ ارائه دهد. این موتور امکان تعامل دقیق با اجسام و محیط، مانند برخوردها، تخریب‌ها و حرکت‌های طبیعی شخصیت‌ها را فراهم می‌کند. سیستم فیزیکی و انیمیشن شخصیت‌ها در RAGE از فناوری Euphoria بهره می‌برد که حرکات طبیعی‌ به خصوص در شرایط پیچیده ایجاد می‌کند.

Euphoria یک موتور انیمیشن پیشرفته و مبتنی بر فیزیک است که توسط شرکت NaturalMotion توسعه یافته. این موتور به جای استفاده از انیمیشن‌های از پیش ضبط‌شده، از شبیه‌سازی فیزیکی و هوش مصنوعی برای ایجاد حرکات، واکنش‌های طبیعی و دینامیک در لحظه استفاده می‌کند. به عبارت دیگر، Euphoria حرکات شخصیت‌ها را در واکنش به محیط و تعاملات فیزیکی به طور زنده تولید می‌کند!

یکی دیگر از نقاط قوت این موتور، توانایی آن در مدیریت مقیاس وسیع و جزئیات همزمان است. بازی‌های ساخته‌شده با RAGE مانند سری GTA و Red Dead Redemption به خاطر وسعت فوق‌العاده نقشه‌ها، پرجزییات بودن محیط‌ و همین‌طور تعداد بالای NPC‌ها در شهرها یا محیط‌های روستایی شناخته می‌شوند. این در حالی است که بسیاری از موتورهای دیگر ممکن است در مقیاس وسیع، بهینه‌سازی کافی برای ارائه عملکرد مناسب نداشته باشند (چرا که ممکن است اصلا به این حد از مقیاس نیازی نداشته باشند). RAGE به خوبی از پس مدیریت منابع سخت‌افزاری و بارگذاری پویای محیط‌های بزرگ و پیچیده برمی‌آید. برخلاف موتورهای دیگر که بیشتر به زیبایی‌های بصری سینمایی تمرکز دارند، RAGE توانسته تعادلی بین گرافیک زیبا و عملکرد روان ایجاد کند. این موتور با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته مانند Dynamic Weather Systems، باعث می‌شود محیط‌های طبیعی و شهری در بازی‌های راکستار به طرز باورنکردنی واقعی به نظر برسند. همچنین، سیستم نورپردازی و سایه‌زنی دقیق در RAGE به ایجاد جلوه‌های بصری چشم‌نواز در شرایط نوری مختلف کمک می‌کند.

چگونگی بهینه سازی

به دلیل پیچیدگی این فرایند، سعی شده تنها چند تکنیک ساده بیان شود. البته ممکن است این تکنیک‌ها توسط بسیاری از سازندگان مورد استفاده قرار گیرد و این موارد تنها مربوط به راکستار نباشد!

راکستار یکی از برجسته‌ترین شرکت‌های بازی‌سازی است که به دلیل توجه دقیق به جزئیات و بهینه‌سازی بازی‌های خود، شهرت دارد. بهینه‌سازی در بازی‌های راکستار یک فرآیند پیچیده و چند مرحله‌ای است که با هدف ارائه بهترین تجربه ممکن بر روی پلتفرم‌های مختلف انجام می‌شود. این شرکت با استفاده از انجین قدرتمند خود، RAGE، روش‌های خاصی برای بهینه‌سازی گرافیکی، عملکرد و اجرای بازی‌ها به کار می‌برد که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا بازی‌هایی با جهان باز و پرجزییات را با عملکرد تا حد ممکن خوب روی کنسول‌ها و رایانه‌های شخصی ارائه دهند. یکی از اولین مراحل بهینه‌سازی در بازی‌های راکستار، بارگذاری پویای محیط است. به جای اینکه تمام جهان بازی به‌طور همزمان بارگذاری شود، راکستار از تکنیکی استفاده می‌کند که تنها مناطقی از بازی که در دید بازیکن هستند یا به زودی دیده خواهند شد، بارگذاری می‌شوند. این کار باعث کاهش بار پردازشی و استفاده بهینه از منابع سخت‌افزاری خواهد شد.

راکستار از تکنیک (Level of Detail – LOD) استفاده می‌کند. این روش به معنای استفاده از مدل‌های سه‌بعدی با کیفیت متفاوت بسته به فاصله آن‌ها از بازیکن است. مدل‌هایی که در نزدیکی بازیکن قرار دارند، با جزئیات بالا و دقت زیاد رندر می‌شوند، در حالی که اجسامی که در فاصله دور هستند، با مدل‌های کم‌جزئیات نمایش داده می‌شوند. این تکنیک باعث کاهش بار پردازش گرافیکی و افزایش سرعت بازی می‌شود. دیگر تکنیک، فشرده‌سازی هوشمند داده‌ها است. فشرده‌سازی داده‌ها به معنای استفاده از الگوریتم‌ها و تکنیک‌های خاصی برای کاهش حجم فایل‌ها بدون اینکه کیفیت اطلاعات به طور قابل توجهی تغییر کند. راکستار با استفاده از الگوریتم‌های فشرده‌سازی پیشرفته، حجم فایل‌های گرافیکی، صوتی و کدهای بازی را بهینه می‌کند.

بهینه‌سازی بازی‌ها برای کنسول‌ها و رایانه‌های شخصی تفاوت‌های قابل توجهی دارد. کنسول‌ها مانند PlayStation یا Xbox از سخت‌افزارهای مشخص و یکسانی در تمامی دستگاه‌ها استفاده می‌کنند، که این امر به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد بازی‌ها را برای یک محدوده مشخص بهینه کنند. بهینه‌سازی روی کنسول‌ها معمولاً شامل بهره‌برداری حداکثری از توانایی‌های سخت‌افزار خواهد بود.

در مقابل، رایانه‌های شخصی از طیف وسیعی از سخت‌افزارها و پیکربندی‌ها برخوردارند، بنابراین بهینه‌سازی بازی برای PC باید انعطاف‌پذیری بیشتری داشته باشد. توسعه‌دهندگان باید بازی را برای مجموعه‌ای گسترده از پردازنده‌ها، کارت‌های گرافیک و حافظه‌های مختلف بهینه کنند و تنظیمات گرافیکی متعددی ارائه دهند تا بازی بر روی سیستم‌های قوی و ضعیف به خوبی اجرا شود. این تفاوت در تنوع سخت‌افزارها در رایانه‌های شخصی باعث می‌شود بهینه‌سازی بسیاری پیچیده باشد.

۶۰ فریم برای یک اثر جهان باز؟

اجرای GTA VI با نرخ ۶۰ فریم بر ثانیه روی کنسول‌هایی مانند PlayStation 5 Pro به دلیل پیچیدگی‌های فنی متعددی که در بازی‌های جهان‌باز وجود دارد، یک چالش بزرگ محسوب می‌شود. یکی از مهم‌ترین دلایل این دشواری، جزئیات گرافیکی بسیار بالای GTA VI است. این بازی یحتمل از تکنولوژی‌های گرافیکی پیشرفته‌ای مانند رهگیری پرتو (Ray Tracing)، نورپردازی دقیق و سایه‌های باکیفیت استفاده می‌کند که منابع زیادی از پردازنده گرافیکی (GPU) را مصرف می‌کنند. حفظ نرخ ۶۰ فریم بر ثانیه در چنین محیط‌هایی نیازمند توان پردازشی بسیار بالا برای رندر کردن تصاویر با کیفیت است، به‌ویژه در بازی‌های جهان‌باز که باید تمامی این عناصر به‌طور همزمان و در مقیاس بزرگ پردازش شوند! شبیه‌سازی پیچیده جهان باز در GTA VI یکی از عوامل دیگر افزایش بار پردازشی خواهد بود. محیط‌های گسترده با تعداد زیادی NPC، ترافیک، چرخه شب و روز و تعاملات پویا نیاز به پردازش‌های همزمان و سریع دارند. این شبیه‌سازی‌ها فشار زیادی بر پردازنده مرکزی (CPU) و GPU وارد می‌کند و به‌ویژه در نرخ‌های فریم بالا، اجرای صحیح و بدون افت عملکرد آن‌ها بسیار دشوار می‌شود. برای رسیدن به ۶۰ فریم بر ثانیه، تمامی این عناصر باید با هماهنگی و دقت اجرا شده و هرگونه ناهماهنگی یا کندی در این شبیه‌سازی می‌تواند باعث افت فریم یا کاهش کیفیت تجربه بازی شود.

اصرار راکستار به یک جهان پویا و انتظارات فرازمینی طرفداران، کار را بسیار سخت خواهد کرد.

سیستم‌های پیشرفته فیزیک و هوش مصنوعی نیز در GTA VI به شدت به منابع پردازشی نیاز دارند. شخصیت‌های غیرقابل‌بازی (NPC) و خودروها در بازی به‌طور مداوم تحت تأثیر قوانین فیزیکی واقع‌گرایانه و هوش مصنوعی پیشرفته قرار می‌گیرند. این سیستم‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که رفتار NPCها و وسایل نقلیه به‌طور طبیعی و منطقی نسبت به محیط واکنش نشان دهند. شبیه‌سازی چنین سطحی از تعاملات و هوش مصنوعی پیچیده در لحظه نیازمند پردازش‌های پیوسته و دقیق است که برای رسیدن به نرخ ۶۰ فریم در ثانیه، فشار مضاعفی بر سیستم وارد می‌کند.

هیچ چیز غیر ممکن نیست

GTA VI می‌تواند روی PlayStation 5 Pro با نرخ ۶۰ فریم بر ثانیه اجرا شود، اما این کار به دلیل پیچیدگی‌های فنی و جهان‌باز بودن بازی، یک چالش بزرگ برای راکستار محسوب می‌شود. کنسول PlayStation 5 Pro از سخت‌افزار قدرتمندی برخوردار است که از پردازنده‌های پیشرفته و GPU با توان پردازش بالا بهره می‌برد. اما حفظ نرخ ۶۰ فریم در بازی‌هایی مانند GTA VI که شامل جهان‌های بسیار بزرگ و جزئیات گرافیکی پیشرفته است، نیازمند بهینه‌سازی دقیق توسط راکستار است.

راکستار برای دستیابی به این هدف باید از تکنیک‌های مختلفی مانند فشرده‌سازی هوشمند داده‌ها، بهینه‌سازی سیستم‌های فیزیکی، و استفاده بهینه از حافظه استفاده کند. تکنولوژی‌های گرافیکی مانند Ray Tracing و نورپردازی پیشرفته، فشار زیادی بر پردازنده گرافیکی وارد می‌کند، اما راکستار می‌تواند با تنظیم کیفیت پویا و مدیریت دقیق بار گرافیکی، عملکرد بازی را در سطح ۶۰ فریم حفظ کند! یکی از مهم‌ترین عواملی که می‌تواند بر اجرای بازی با ۶۰ فریم تأثیرگذار باشد، مدیریت هوش مصنوعی و تعاملات NPCها است. این سیستم‌ها نیازمند پردازش‌های سنگینی هستند که می‌تواند باعث افت فریم شود. راکستار با بهره‌گیری از تجربیات خود در بازی‌های قبلی و استفاده از روش‌های پیشرفته پردازش همزمان، می‌تواند این چالش را تا حد زیادی کاهش دهد.

اگر گل‌ها رز باشند، شکوفه خواهند کرد!

از اینکه بنده را تا انتهای این نوشته همراهی کرده‌اید سپاسگزارم.