Создание собственного игрового движка и производственной игры — это задача, которая вызывает огромное уважение и восхищение. Особенно если речь идет об одном человеке, взявшем на себя этот амбициозный проект. В мире, где команды из десятков и сотен разработчиков трудятся над AAA-проектами, одиночное создание движка и игры кажется подвигом, требующим упорства, знаний и терпения. В данной статье мы рассмотрим, какие трудности и нюансы возникают при создании игрового движка и игры на базе WebGL и C++, опираясь на опыт разработчика, построившего все это в одиночку за несколько месяцев. Первое, с чем сталкивается разработчик при создании движка — архитектурные решения.
Важно понимать, что архитектура должна отражать не абстрактные идеалы или корпоративные бест-практики, которыми обычно делятся крупные студии, а реальные условия и ограничения. Структура движка должна быть выживаемой и понятной именно для тех ресурсов и времени, которые доступны одному человеку. При этом стоит минимизировать сложности, связанные с многопоточностью, чтобы не тратить драгоценное время на отлов и исправление гонок данных и других конкурентных проблем, типичных для многопоточных приложений. В случае описанного проекта основной рендеринг и логика оставались монотонными и выполнялись в главном потоке, что позволило упростить отладку и обеспечило стабильность. Однако это не значит, что весь процесс выполняется однопоточно.
Разумное распределение задач на несколько рабочих потоков позволяет «распределить нагрузку» и избежать блокировок главного потока, отвечающего за отрисовку и взаимодействие с пользователем. Особенно полезно выносить во вспомогательные потоки задачи, связанные с вводом-выводом, загрузкой и распаковкой ассетов, обработкой данных и сборкой структур пространственного отсечения, таких как BVH. Такой подход «освобождает руки» основного потока и помогает соблюдать плавность игры, хоть и усложняет внутреннюю организацию движка. Работа с WebGL и перспективы WebGPU — одна из ключевых тем, особенно при разработке игр для веб-платформы. Несмотря на очевидную революционность WebGPU как новой технологии, на сегодняшний день ее поддержка и стабильность в браузерах далеки от идеала.
По опыту опытного разработчика, WebGL, хоть и сложен для работы, все же остается более надежным вариантом, поскольку реализация WebGPU на разных платформах пока слишком разнородна и склонна к сбоям даже в простых тестах. Переход на WebGPU можно считать перспективным в долгосрочной перспективе, но текущая зрелость WebGL позволяет добиваться приемлемого качества и производительности в почти любых браузерах. Память и управление ресурсами — еще одна головная боль при разработке игр на WebAssembly с помощью таких инструментов, как Emscripten. Ограничение по объему памяти в 2 ГБ сильно сказывается на загрузке и хранении больших ассетов, особенно текстур высокого разрешения и сложных моделей. Полностью асинхронная и параллельная загрузка ресурсов без традиционных экранов загрузки помогает сглаживать восприятие пользователем, однако требует тщательного планирования памяти и продуманного управления привязками и отбросом неиспользуемых данных.
Одним из полезных советов становится предварительное выделение максимального объема памяти при старте, чтобы избежать дорогостоящих перераспределений и копирований, которые существенно тормозят процесс исполнения. Использование Lua в качестве скриптового языка в движке оказалось палкой о двух концах. С одной стороны, Lua легко интегрируется, предоставляет гибкость и скорость разработки сценариев для UI, логики игры, процедурного звука и анимаций. С другой — его сборщик мусора может стать источником существенных лагов и фризов в кадрах, особенно когда движок одновременно работает с несколькими виртуальными машинами и использует Emscripten. Для уменьшения вреда от этих пауз сборщик мусора планируется запускать в фоновых потоках синхронно с периодами невысокой загрузки GPU, однако полностью избавиться от этого эффекта сложно.
Разработчику приходится тщательно профилировать нагрузку, оптимизировать работу со сборкой мусора и иногда даже ограничивать диапазон использования скриптов, чтобы избежать задержек. Асинхронный стриминг ассетов и функция горячей перезагрузки кода сыграли ключевую роль в повышении продуктивности при разработке игры и движка. Система запросов ассетов умеет эффективно устранять дублирование запросов, выгружать неиспользуемые ресурсы и работать с callback-ами, что обеспечивает более динамичное взаимодействие игрового процесса с ресурсами и экономит системные ресурсы. Горячая перезагрузка Lua-скриптов и интерфейса дала возможность снизить время цикла тестирования и исправления ошибок, что особенно важно при работе единолично, где каждое снижение времени на рутинные действия критично для продвижения проекта. Профилирование и инструментирование — краеугольные камни профессиональной разработки движков.
Особое внимание уделяется сбору и анализу данных о производительности, где вместо замысловатых и громоздких решений используются собственные легковесные инструменты, встроенные прямо в движок через интерфейс ImGui. Это позволяет быстро выявлять узкие места, контролировать частоту и длительность фризов, а также понимать, какие именно подсистемы требуют оптимизации. Такой подход быстрый, эффективный и показывает, что не всегда нужно внедрять сложные сторонние решения, чтобы получить достаточную визуализацию и статистику для улучшения проекта. Совет начинающим разработчикам движков и игр сводится к простому, но важному правилу — не стремиться к идеальной архитектуре с самого начала. Вместо этого стоит максимально упростить начальную реализацию, сосредоточившись на рабочем прототипе и достижении эффекта игры, а не теоретических «крутых» систем.
Новички часто тратят месяцы или годы на совершенствование абстрактных моделей или попытках внедрить последние технологические тренды, забывая при этом о главном — возможности реализовать и показать функционирующий проект. Опыт показывает, что именно реальные проекты обучают лучше всего, а готовая, пусть и несовершенная игра приносит намного больше пользы и знаний, чем бесконечные эксперименты и теоретические выкладки. Не менее важно уважительно относиться к зависимостям и библиотекам, которые используются в проекте. Внедрение чужого кода несет с собой как преимущества, так и скрытые сложности — непредсказуемые потоки исполнения, нежелательные блокировки главного потока, несовместимые модели работы с ресурсами. В одиночном проекте зачастую приходится принимать трудные решения в пользу практичности и стабильности, жертвуя амбициями и архитектурными красотами ради реального результата и скорости разработки.
В заключение стоит подчеркнуть, что создание игрового движка и полноценной игры на WebGL и C++ одному человеку — это испытание, внутренний бой с собственным кодом и ресурсами, требующий постоянного баланса между инновациями и выживаемостью. Главный вывод состоит в том, что не стоит гнаться за идеалом, а нужно создавать работающий продукт, пусть и с шероховатостями. Только так можно сделать шаги вперед, получить опыт, выявить проблемы и постепенно улучшать проект. Именно процесс формирования игрового продукта помогает понять настоящие проблемы и сделать движок надежным и функциональным инструментом, а игру — интересной и играбельной.
