Эволюция гоночных симуляторов: технологическое влияние игровых рулей
Содержание
Концепция исследования Отличительные особенности жанра «симрейсинг» Ключевые представители игровых рулей - Аркадный автомат Gran Trak 10 - Руль с механической отдачей - Первый руль с обратной связью Передовые профессиональные автосимуляторы Заключение
Концепция исследования
Общий жанр гоночных игр включает в себя аркадные гонки, картинг, авто- и другие симуляторы, в которых игроки управляют транспортными средствами для участия в соревновательных заездах (необязательно автомобилями). Жанр зародился в 1970-х годах с первыми аркадными автоматами и эволюционировал с развитием технологий, обеспечивая всё более погружающий опыт для игроков.
Промо-изображение Assetto Corsa. (Assetto Corsa; KUNOS-Simulazioni Srl, Digital Tales USA LLC; 2013).
Любая видеоигра как программный продукт не может существовать без: • аппаратуры (ПК, игровая консоль, смартфон); • периферийных устройств (клавиатура, мышь, геймпад, сенсорый экран и другие); • программного обеспечения.
В контексте гоночных симуляторов аппаратное обеспечение, а именно периферийные устройства играют ключевую роль в формировании игрового опыта и эмоций для игрока. Они включают в себя игровые рули, педали, сиденья, консоли, коробки передач, рычаги.
Программное обеспечение, с другой стороны, включает в себя: само игровое приложение, программный код, графику, физические движки и интерфейсы, позволяющие реализовать функции и особенности, создающие виртуальную среду иммитирующую реальное вождение.
Качественное и бесперебойное взаимодействие этих двух элементов определяет глубину игрового процесса, погружая игрока в этот технический аттракцион.
Пример полупрофессионального оборудования и игрового места для виртуальных гонок.
Исследование включает в себя методы из социальных наук: результаты опросов, отзывов и интервью. Также были применены R& D методы (англ. research and design), которые изучают игры с точки зрения программного продукта, технологического развития и инноваций [1].
Цель визуального исследования — выявить влияние параллельного развития гоночных игр и игровых рулей друг на друга.
Важно отметить, что также оценивается вклад высокотехнологичных компаний-производителей игрового оборудования в развитие видеоигр и создание правдоподобных симуляций, равно как и виртуальных реальностей.
Новизна исследования заключается в том, что в открытом доступе опубликовано мало статей, раскрывающих воздействие аппаратного развития рулей на автомобильные видеоигры. Данная тема довольно узкая и не популяризирована.
Данная статья посвящена в основном анализу ключевых особенностей аппаратного обеспечения, нежели программного.
Работа состоит из трёх частей. В первой описаны особенности жанра «симрейсинг», признаки по которым в одних видеоиграх он является главенствующим, а в других — второстепенным. Во второй главе в хронологическом порядке рассмотрены игровые рули с инновациями и часть успешных игр, которые применяли их аппаратные особенности. Третья глава является дополнением. В ней рассмотрен современный представитель самых высокотехнологичных автосимуляторов.
Скриншот из игры Project CARS. (Project CARS, Slightly Mad Studios, 2015).
Отличительные особенности жанра «симрейсинг»
Гоночные симуляторы (англ. sim racing) — это виртуальные гонки, иммитирующие реалистичное управление и физику. Игры такого жанра часто используют внутри реальные спорткары по лицензии. Интерес также представляют реплики реальных гоночных треков, воссозданные внутри виртуальных уровней. Несмотря на повышенный порог входа для игрока, существует множество разных по сложности симуляторов — от простых до сложных.
Отправной точкой развития гоночных симуляторов принято считать 1984 год, когда Джефф Крэммонд в создал игру REVS. Считается, что данный симулятор стал родоначальником поджанра гонок, так как в нём имитировалось реальное поведение гоночного автомобиля «Формулы-3».
Ключевыми инновациями были тонкие настройки аэродинамики и, впервые на тот момент, неровности ландшафта на дорогах.
Слева — обложка игры REVS. Справа — игровой процесс. (REVS, Издатель: Firebird, 1986).
Для большинства симрейсинговых игр требуется специализированное игровое оборудование, а не геймпад или клавиатура/мышь. Например, игры Forza motorsport, GRID, Gran Turismo — довольно реалистичные и по графике, и по физике вождения, однако утверждать их основной жанр — sim racing — не совсем корректно.
Forza Motorsport с геймпадом. (Forza Motorsport, Turn 10 Studios, 2023).
Вокруг симрейсинга сформировалось собственное сообщество фанатов и поклонников, которое включает в себя реальных профессиональных автогонщиков. Некоторые из них на досуге участвуют в тестах гоночных симуляторов.
Британский автогонщик Янн Марденборо (англ. Jann Mardenborough).
Самым ажиотажным примером головокружительной карьеры в автоспорте является опыт Янна Марденборо из Великобритании. Он попал в профессиональный автоспорт, выиграв чемпионат по виртуальным гоночным состязаниям от компании Sony. Сам при этом он увлекался картингом и серией видеоигр Gran Turismo; а к настоящему рулю автомобиля особо не притрагивался.
Симрейсинг — полноценная киберспортивная дисциплина с гоночными командами, спортивными разрядами и виртуальными чемпионатами.
Чемпионат SMP Racing Esports 2022.
Ключевые представители игровых рулей
Первая фотография — игровой автомат Gran Trak 10. Второе изображение — общий вид экрана и панели управления. Последняя фотография — руль крупным планом.
Gran Trak 10
Самый первый в руль игровой индустрии был в Gran Trak 10. Это аркадный автомат 1974 года от компании Atari, который содержал первую гоночную видеоигру. Игровой аппарат имел также педаль газа и тормоза, трёхступенчатую коробку передач.Внутренняя структура руля была довольно примитивной и слабо походила на те, которые используются в реальных автомобилях. При этом в устройстве использовалась система из шестерней, подшипники, а также силиконовые элементы.
Эти факторы выделяли данное устройство ввода от обычных джойстиков. Благодаря нему игроки, скорее всего, ощущали небольшие тактильные ощущения от виртуальной езды, позволяющие почувствовать себя реальным гонщиком спорткара.
Неудивительно, что Gran Trak 10 пользовался большой популярностью и оставил свой отпечаток в игровой индустрии и культуре видеоигр.
Чертёж руля из мануала автомата. Красным цветом выделены подшипники. Зеленым — шестерёнки.
Руль с механической отдачей
Компания Thrustmaster, основанная в 1990 году, первоначально занималась разработкой высокотехнологичных джойстиков для авиасимуляторов. Благодаря продажам 1991 года Thrustmaster быстро укрепила свой бренд.В 1994 году она выпустила первый игровой руль для ПК под названием Formula T1.
В комплекте шёл пластиковый руль на тяжёлой металлической основе с двумя кнопками и секвентальным рычагом переключения передач, а педальный блок имел две педали и разъем для третьей педали сцепления.
Руль имел механизм центрирования с использованием резинки, создающей сопротивление при повороте. При этом педали тоже имели возвратный механизм в виде пружин.
Запатентованный механизм для руля, известный как Thrustmaster Bungee Cord, до сих пор используется в некоторых современных бюджетных девайсах компании. Другие производители рулей дешёвого сегмента тоже используют гибкие материалы для имитации реального автомобиля вместо приводов и моторов.
Несмотря на отсутствие аппаратно-программируемой обратной связи, устройство значительно улучшило реализм игрового автовождения.
Один из первых игровых рулей для ПК от компании Thrustmaster
Рекламный буклет с рулём Formula T2 от ThrustMaster.
Благодаря новому технологическому решению рынок видеоигр в достаточно короткие сроки обрёл автогоночные видеоигры — родоначальников жанра гоночных симуляторов. Все игры представленные ниже были разработаны в пределах от 1 до 3 лет. Примечательно то, что некоторые видеоигры имели режим смены камеры: вид из кабины, вид от первого лица, бамперный вид. Это вносило дополнительный комфорт или усложнение игрового процесса — всё зависило от предпочтений играющего. Можно сделать вывод, что выпуск руля Formula T1 уже тогда в 1994 году сразу оказал влияние на будущий жанр.
IndyCar Racing II, Papyrus Design Group, 1996.
Grand Prix II, MicroProse Ltd. , 1996.
TOCA Championship Racing, Codemasters Software Company, 1997.
1998 год по праву превосходства принадлежал первой Gran Turismo (Polyphony Digital, Sony, 23.12.1997).
IGN написал об этом следующее: «Никто не знал, насколько хорошо может выглядеть гоночная игра до того момента».
Gran Turismo, Polyphony Digital, 1997
Тогда же на Е3 состоялась презентация инновационного игрового руля, появление которого как задало новый тренд в игровой индустрии, так и заложило основу для следующего поколения специализированного оборудования.
Игровой руль Microsoft SideWinder Force Feedback Wheel.
Руль с обратной связью
Microsoft SideWinder Force Feedback Wheel — первый гоночный игровой руль, выпущенный корпорацией Microsoft.
Инновационные рули с обратной связью (англ. Force Feedback) позволяют игрокам ощущать физическую реакцию в игре через вибрацию и аппаратный поворот руля.
Последнее свойство очень важное, так как управление рулём происходит не только со стороны человека, но и со стороны программы. При ударах, стоклновениях, езде по разному ландшафту и типу дороги игрок чувствует реальное сопротивление, а не просто вибрации и звук.
Данный эффект достигается путём применения электромоторов, сервоприводов, комбинацией шестерней разного типа. Это создает более реалистичный и глубокий опыт, особенно в автосимуляторах и других играх, где важна точность управления.
Также Microsoft SideWinder Force Feedback Wheel использует оптический датчик для считывания угла поворота руля. Особенность такого датчика в том, что он обладает уменьшенным временем между реальным движением руля и манёвром внутри видеоигры (время отклика)
Изображение внутреннего механизма руля с коробки изделия.
Ниже представлена структурная схема вышеупомянутого типа руля из теории автоматического управления в облегчённом виде.
Простейшая схема руля с обратной связью
Параметры системы обозначены буквами: w — входное значение, e — ошибка управления, u — управляемая переменная, y — обработанная сигнал, v1 и v2 — внешние помехи.
Самый важный параметр — u. Изменяя его, руль меняет своё поведение от хаотичного до спокойного, превращая его в обычный рулевой контроллер. Параметры v1, v2 — вопреки их названию — тоже могут использоваться инженерами-конструкторами — если к их каналам подключить дополнительные устройства.
Механическая часть тоже может содержать разные внутренние компоненты, от простых и дешёвых до качественных и дорогих.
Разные производители игровых девайсов предлагают широкий спектр систем с обратной связью: от компактных и простых до тяжёлых с применением деталей промышленного автомобильного качества.
Наглядный пример развития игровых рулей. ———————————————————————— Исследование [6], проведенное в 2002 году среди водителей, уже тогда показало, что устройство с обратной связью было более отзывчивым и тактильным, чем руль с обычным центрированием на базе гибких материалов.
Участники эксперимента с опытом вождения играли в автосимулятор на одной и той же трассе, но с двумя различными рулями. По окончанию теста каждому было задано 7 вопросов. Обобщённые результаты представлены ниже.
Слева — оригинальная таблица с частью ответов. Справа — дополненная таблица со всеми вопросами и их результатами.
Видно, что руль с аппаратной обратной связью набрал оценки повыше. Он ощущался более натуральным, непредсказуемым и самое главное для игрока — девайс обладал низким временем отклика.
Передовые профессиональные автосимуляторы
aVDS — продвинутый симулятор вождения автомобиля.
Система aVDS (англ. Advanced Vehicle Driving Simulator), разработанная для использования в Формуле-1 компанией Williams Advanced Engineering, является одним из представителей симуляторов промышленного масштаба.
Конкретно эта установка была модернизирована для Кемптенского университета прикладных наук в Германии. Это позволило создать чёткую связь между виртуальной симуляцией и реальным вождением автомобилей.
Симулятор отличается уникальной 6D-системой движения благодаря подвижной высокотехнологичной платформе, на которой располагается всё оборудование, которое также закреплено без жёстких креплений. Множество позиций для датчиков значительно облегчают работу над созданием программного обеспечения.
Лаборатория универститета в данный момент с помощью aVDS изучает: влияние человеческого фактора на дорогах, управляемость и реакцию водителя в критических условиях, тестирование новых технологий для комфорта.
Особенно стоит отметить возможность применения симулятора для проектирования автономных транспортных средств.
Заключение
Появление нового поджанра симуляторов из аркадных гонок стало значимым явлением в технологическом, культурном и социальном контексте.
С точки зрения технических инноваций симбиоз развития новых видеоигр и аппаратуры расширили рамки глубины игрового процесса, позволяя игрокам ощутить себя реальными водителями различных транспортных средств: от спорткаров и монстр-траков до грузовых машин.
Стоит отметить влияние крупных технокорпораций как в сфере компьютерной техники, так и автомобилестроения с автоспортом. Благодаря их материальному вкладу в экспериментальные разработки для рынка развлечений и видеоиндустрий, нынешние пользователи могут у себя дома опробовать разные автосимуляторы.
Промышленные концерны и научные предприятия с помощью симуляций внедряют новые технологии автомобильных систем, которые постепенно проникают в повседневную жизнь. Виртуальные эксперименты способствуют эффективному развитию сферы логистики и безопасности.
Не стоит забывать о том, что опасные для здоровья профессии каскадёра и пилота-испытателя всё ещё существуют. Без них на текущий момент нельзя обойтись.
При этом существует узконаправленный рынок аттракционов, который даёт возможность аренды профессиональной игровой аппаратуры, в том числе и для гоночных автосимуляторов.
В свою очередь, появилась новая киберспортивная культура, которую представители реального спорта не обошли стороной. Этот вклад является пусть и небольшим, но он даёт обогащение современного спорта, в том числе и в России.
Особенно завораживающий фактом является то, что игровые рули можно использовать не по прямому назначению. С ними можно играть в видеоигры другого жанра — это даёт повод для искушённых игроков экспериментировать в поисках новых эмоций от привычных вещей.
Пример необычного и успешного использования игрового руля в шутере от первого лица CS: GO (Valve, 2012).
Frans Mayra. An introduction to game studies // SAGE. — 2008. — С. 155-165. URL: https://books.google.fi/books/about/An_Introduction_to_Game_Studies.html?id=XonWQB1vHDMC. Дата обращения: 08.10.2024.
Что такой симрейсинг? [Электронный ресурс] // URL: https://dudarevmotorsport.ru/blog/chto-takoe-simreysing/. Дата обращения: 09.10.2024.
Янн Марденборо [Электронный ресурс] // URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Jann_Mardenborough Дата обращения: 10.11.2024.
Gran Trak 10 [Электронный ресурс] // URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Gran_Trak_10. Дата обращения: 11.10.2024.
Gran Trak 10 [Электронный ресурс] // URL: https://pikabu.ru/story/gran_trak_10_5721292. Дата обращения: 11.10.2024.
Gran Trak 10 Operating and maintance manual [Электронный ресурс] // URL: https://www.arcade-museum.com/manuals-videogames/G/GranTrak10.pdf. Дата обращения: 12.10.2024.
Guillemot, Thrustmaster: The incredible story of a Simracing empire [Электронный ресурс] // URL: https://simrace-her.com/guillemot-thrustmaster-history/ Дата обращения: 19.11.2024.
Mourant, Ronald & Sadhu, Praveen. Evaluation of Force Feedback Steering in a Fixed Based Driving Simulator // Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting. — 2002. — С. 46.
Certosini C, Vinattieri F, Capitani R and Annicchiarico. Development of a real-time steering system model for driving simulators // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. — 2019. — с. 2701–2713
Выставка E3 1998 [Электронный ресурс] // URL: https://www.ign.com/wikis/e3/E3_1998 Дата обращения: 18.10.2024.
Microsoft SideWinder Force Feedback Wheel [Электронный ресурс] // URL: https://www.pcgamingwiki.com/wiki/Controller:Microsoft_SideWinder_Force_Feedback_Wheel Дата обращения: 18.10.2024.
История игровых рулей [Электронный ресурс] // URL: https://media.vkplay.ru/articles/feat/istorija_igrovyh_rulej_32725_ugc/ Дата обращения: 18.10.2024.
Advanced Vehicle Driving Simulator [Электронный ресурс] // URL: https://www.leane.it/it/avds-advanced-vehicle-driving-simulator. Дата обращения: 18.10.2024.
Скриншот из Assetto Corsa: https://www.gtplanet.net/ac2-is-assetto-corsa-evo-20240401/ (дата обращения: 15.11.2024)
Пример специаллизированного игрового места https://dudarevmotorsport.ru/blog/chto-takoe-simreysing/ (дата обращения: 16.11.2024)
Скриншот из project CARS: https://mygaming.co.za/news/features/74952-what-to-know-before-getting-behind-the-wheel-of-project-cars (дата обращения: 15.11.2024)
Скриншот из видео про Forza Motosport: https://www.youtube.com/watch?v=jnuResGHpoM (дата обращения: 15.11.2024)
REVS: https://www.lemon64.com/game/revs (дата обращения: 15.11.2024)
Янн Марденборо https://en.wikipedia.org/wiki/Jann_Mardenborough (дата обращения: 16.11.2024)
Кубок SMP Racing Esports: https://esports.smpracing.ru/simracing-fest (дата обращения: 15.11.2024)
Фото Gran Trak 10: https://en.wikipedia.org/wiki/Gran_Trak_10 (дата обращения: 15.11.2024)
Фото Gran Trak 10: https://forums.arcade-museum.com/threads/gran-trak-10-the-first-ever-video-driving-game.224481/ (дата обращения: 15.11.2024)
Фото Gran Trak 10: https://www.arcade-museum.com/manuals-videogames/G/GranTrak10.pdf (дата обращения: 15.11.2024)
Руль Formula T1 https://mbo.adventistas.org/befb_tag/racing-steering-wheel-pc-used?page=2 (дата обращения: 17.11.2024)
Буклет с T2 https://racesimcentral.net/thrustmaster-formula-t1-t2/ (дата обращения: 17.11.2024)
TOCA Championship Racing https://www.mobygames.com/game/2288/toca-championship-racing/ (дата обращения: 18.11.2024)
Grand Prix 2 https://www.mobygames.com/game/1493/grand-prix-ii/screenshots/dos/8820/ (дата обращения: 18.11.2024)
IndyCar Racing 2 https://www.mobygames.com/game/4082/indycar-racing-ii/ (дата обращения: 18.11.2024)
Gran Turismo https://www.mobygames.com/game/3909/gran-turismo/
Microsoft SideWinder Force Feedback Wheel https://www.kleinanzeigen.de/s-anzeige/microsoft-sidewinder-force-feedback-wheel-lenkrad-usb/2257715111-225-18080 (дата обращения: 17.11.2024)
Microsoft SideWinder Force Feedback Wheel https://www.gamestar.de/artikel/microsoft-sidewinder-ff-wheel,1330259.html (дата обращения: 17.11.2024)
Microsoft SideWinder Force Feedback Wheel https://es.wallapop.com/item/volante-pc-microsoft-sidewinder-1052382174 (дата обращения: 17.11.2024)
Блок-схема руля, обратная связь: https://www.semanticscholar.org/paper/Development-of-a-real-time-steering-system-model-Certosini-Vinattieri/7c82d4b5935f028bbdfb295508ffa48ace0bfdae (дата обращения: 15.11.2024)
https://cognitivepilot.com/cognitive-news/blog/razvitie-tehnologij-bespilotnogo-nazemnogo-transporta/ (дата обращения: 20.11.2024)
https://www.championat.com/auto/article-4281233-10-samyh-krupnyh-avarij-v-formule-1-bez-travm-alonso-grozhan-lekler-eriksson-kubica-uebber.html (дата обращения: 20.11.2024)
DUMB WAYS TO PLAY CSGO https://www.youtube.com/watch?v=nluKKkjBpSA (дата обращения: 20.11.2024)
