id Tech 1 (Doom Engine)
?, выдержки Дятлова Н. С., источник
1. Doom engine («движок Doom»), также известный как id Tech 1 — псевдотрёхмерный игровой движок, разработанный американской компанией id Software и применяемый в компьютерных играх Doom, Heretic, HeXen, Strife, HacX и других играх, созданных по лицензии. Создан Джоном Кармаком, вспомогательные функции были написаны Майклом Абрашем (англ. Michael Abrash), Джоном Ромеро (англ. John Romero), Дэйвом Тэйлором (англ. Dave Taylor) и Полом Райдеком (англ. Paul Radek). Первоначально написан на компьютерах NeXT, затем, для первого релиза Doom был портирован под DOS, а позднее ещё на несколько игровых консолей и операционных систем.
2. Пол и потолок могут иметь любую высоту. <<…>> Изменяющаяся освещённость, повышавшая реалистичность графики. <<…>> Персонажи могут прыгать, падать с крыш и летать по воздуху (впрочем, пройти под летящим врагом или пролететь сверху в прыжке всё равно невозможно). Звуковая подсистема поддерживала стереозвук и микширование до 8 эффектов одновременно. Персонаж при движении покачивался вверх-вниз, что создало большую иллюзию ходьбы (в Wolfenstein точка обзора находилась на постоянной высоте примерно на уровне живота, игрок словно ехал в инвалидной коляске). Разрешалось (хоть и не поощрялось) подключение дополнительных модулей (WAD-файлов) с уровнями, графикой и звуками. Идея расширяемости пошла от Джона Кармака, который сам модифицировал игры и хотел, чтобы другие это делали. Лабиринт имеет горизонтальный пол с потолком и вертикальные стены. Две комнаты не могут находиться одна над другой. Таким образом, карта уровня является совершенно двумерной.
3. Авторы так и не проработали вертикальные столкновения объектов. Поэтому нельзя, например, пробежать под летящим какодемоном или, разогнавшись на какой-нибудь крыше, перепрыгнуть через факел. (Исправлено в Heretic и Hexen, так как в них это было необходимо из-за подбираемой магической возможности полёта игрока.) Игра не делала и других проверок по оси Z — например, рыскающий в подвале имп вполне мог нанести повреждения игроку, находящемуся в паре сотен метров выше, на чердаке, а взорвавшаяся у основания здания ракета наносила урон монстру на крыше. Игрок мог использовать переключатели вне зависимости от высоты (например, всё ещё можно активировать ушедший под землю выключатель на уровне MAP01 Entryway в Doom 2). Особая структура уровня (так называемое двоичное разбиение пространства) требовала сборки перед испытанием уровня. Сборка происходит автоматически, на компьютерах того времени менее чем за минуту — тем не менее, это мешало просматривать уровень в реальном времени прямо по ходу редактирования (в отличие от Build Engine). К тому же двоичное разбиение делило стены на «отрезки» (англ. segs) — это усложняло геометрию уровня. Duke Nukem 3D версии 1.3 успешно работал на компьютерах класса Pentium-100 на разрешении 640?480 — ни один порт Doom не способен на такое.
4. Высота текстуры, если та повторяется по вертикали, должна всегда равняться 128 текселям. Для неповторяющихся текстур (подступёнков, решёток и т. д.) это не требуется. Исправлено в многочисленных портах Doom. Просмотр вверх-вниз, реализованный в Heretic, был псевдотрёхмерным, вертикальные линии всегда оставались вертикальными. Движок был написан на Си на рабочих станциях NeXT в операционной системе NEXTSTEP. Изначально использовался компилятор Intel C, но в дальнейшем был использован Watcom C. Утилиты были написаны под NeXT на Objective-C. Движок Doom был прогрессивным для своего времени. Несмотря на то, что Си — язык процедурного программирования, движок Doom написан в явно выраженном объектном стиле.
5. Уровень состоит из десяти блоков .WAD-файла; из них пять (VERTEXES, LINEDEFS, SIDEDEFS, SECTORS и THINGS) непосредственно редактируются пользователем, ещё пять (SEGS, SSECTORS, NODES, REJECT и BLOCKMAP) — вычисляются BSP-построителем. Уровни строятся по субтрактивному принципу: всё пространство заполнено непроходимой материей, и автор уровня «прорубает» в этой материи туннели.
6. Наконец, на уровне расставляются объекты (things). При этом набор характеристик объекта в Doom оказался довольно беден: например, не было Z-координаты, наземный объект в начале игры всегда стоял на полу, а воздушный — висел под потолком. Нельзя сделать, чтобы объект был только в одиночной игре, или только в deathmatch, или только в кооперативной (был лишь флаг «только в сетевых играх»). Все вычисления проводятся с частотой 35 тактов в секунду, в фиксированной запятой 16,16, с машинной единицей, равной одному текселю (рост игрока 56 текселей — значит, 1 тексель примерно равен 3 см). Для угловых величин применяется фиксированная запятая, в которой 232 = 360°. Впрочем, большинство угловых расчётов были грубее — например, повороты игрока рассчитываются с точностью в 360° = 216 = 65536, а тригонометрическая таблица состояла всего из 8192 (213) величин.
7. В режиме записи демо-роликов точность поворотов снижалась до 256 на 360 градусов; внимательный игрок может заметить, что в режиме демозаписи наводка становится грубее. Это служит исключительно для экономии памяти в демо-роликах и исправлено в многочисленных портах ценой потери совместимости с исходной игрой. Каждый игровой такт (1/35 секунды) игра проводит цикл управления каждым монстром. Чтобы сэкономить процессорные такты, существует битовая матрица REJECT: для любых двух секторов, если ни из одной точки сектора А не видна никакая точка сектора Б, на этом месте в матрице ставится единица. Если на пересечении строки, соответствующей сектору игрока, и столбца, соответствующего сектору монстра, стоит 0, проводится проверка, видит ли монстр игрока; если 1 — монстр гарантированно не видит игрока. Матрица REJECT очень сложна для построения, и большинство пользовательских редакторов заполняли её нулями (существовало очень мало утилит, которые строили её; основные — RMB и ZENNODE). Структура BLOCKMAP применяется физическим движком, чтобы ускорить проверку столкновений объектов с отрезками. Для ускорения отображения используется BSP-дерево (в отличие от порталов в Duke Nukem 3D). Объекты изображаются в виде спрайтов, в отличие от Quake.
8. Doom для DOS работал в режиме VGA 320x200 с тройной буферизацией, для Linux — использовал обычный режим VGA 13h. При этом величина разрешения была закодирована в ассемблерных процедурах в двух местах; версии игры, которые использовали переменное разрешение, либо имели несколько функций под разные разрешения, либо динамически модифицировали код, подставляя нужное разрешение. Впрочем, в частях игры, которые к движку не относятся, встречалось крайне много магических чисел, связанных с разрешением экрана и экранными координатами различных объектов, поэтому первые порты Doom страдали «расползающейся» в SVGA-режимах графикой меню. Doom известен своей длительной загрузкой (больше минуты на компьютерах своего времени). Основная часть времени тратилась на инициализацию «демона перерисовки Doom» (англ. Init Doom refresh daemon). Doom распространялся на дискетах и через BBS, важен был каждый байт. <…> Эту структуру можно было закэшировать, или строить при загрузке уровня, достраивая динамически по мере надобности — в этом случае Doom загружался бы намного быстрее. Кроме того, Doom имел специализированный метод кэширования данных под названием «зонная память». Инструкция советовала отключить дисковые кэши наподобие SmartDrive — в Doom есть более эффективный кэш.
9. Интересной недокументированной функцией версий 1.0 и 1.1 была одиночная игра на трёхмониторной системе: один показывает то, что спереди от игрока, второй — то, что слева, третий — то, что справа. Поскольку видеоплат с таким количеством мониторов на то время не существовало, для такой игры нужны были три компьютера, соединённых сетью. Впрочем, эта функция существовала лишь в зачатке: чтобы загрузиться с сохранения, требовалось на всех трёх компьютерах перезапустить игру. Движок Doom продавался другим компаниям.
10. В декабре 1997 года полный исходный текст Doom для Linux был опубликован под несвободной бесплатной лицензией (версия для DOS не публиковалась из-за платной звуковой библиотеки DMX). Уже в январе 1998 года появился первый порт этого кода для DOS — DosDoom. Вместо DMX использовали открытый Allegro.
11. После полугода разработки поломка жёсткого диска компьютера Льюиса поставила крест на glDoom: резервной копии не было. Из-за этого Кармак перелицензировал исходные тексты под GNU General Public License: если бы лицензия не была такой ограничивающей, исходный текст обязательно нашёлся бы у кого-то. Остальные ресурсы так и остаются платными. Спустя 12 лет исходный код нашёлся — у друга, к которому Льюис ходил с диском. В Doom было найдено огромное количество ошибок. Физический движок и рендерер по-разному определяли, является плоскость «небесной» или нет: ракета могла ударить в небо и взорваться, и наоборот, могла «улететь», не взрываясь, через глухую стену. Монстры застревали в дверях, а Arch-Vile, воскрешая раздавленный труп, одновременно делал его неуязвимым и способным проходить через стены.
12. Производные Boom, например, Smack My Marine Up, prBoom. Имеют мощные средства разработчика: скриптовый язык FraggleScript, дополнительные типы объектов, язык редактирования свойств объектов (BEX) и т. д.
13. ZDoom — в отличие от большинства расширений Doom, которые написаны на чистом Си, игра полностью переписана на C++.
14. В проекте не ставится цель глубокой обратной совместимости, опытный игрок ощущает значительную разницу с оригиналом в геймплее буквально сразу же, но зато многие баги, использовавшиеся авторами модификаций как источники недокументированных эффектов, можно включить при необходимости из меню.
15. jDOOM — переводит Doom на трёхмерный движок: графика под управлением OpenGL, трёхмерные модели монстров, оружия и предметов, присутствуют эффекты освещения и обзор мышью вверх-вниз, не приводящий к «эффекту Ельцина» или «эффекту портрета».
16. Risen3D — порт, основанный на jDOOM. Поддерживает все графические навороты jDOOM, по утверждениям разработчиков, применены улучшенные алгоритмы OpenGL-рендеринга, быстрее и качественнее отображаются текстуры высокого разрешения и трёхмерные модели.
17. Файлы данных Doom по сей день остаются платными. Для создания полностью свободного IWAD-файла был начат проект FreeDoom.