محرك الألعاب

محرك الألعاب هو إطار برمجي مصمم أساسًا لتطوير ألعاب الفيديو ، وقد يتضمن مكتبات وحزم برمجية متخصصة، مثل محررات المستويات . ^{[ 1 ]} مصطلح "محرك" هو مرادف مباشر لمصطلح " محرك البرمجيات "، ويُستخدم في مختلف قطاعات صناعة البرمجيات .

علاوة على ذلك، قد يشير مصطلح محرك الألعاب أيضًا إلى بيئة التطوير المتكاملة باعتبارها واجهةً للإطار المحدد، وهي عادةً مجموعة من أدوات وميزات التطوير المرئي لتطوير ألعاب الفيديو. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

يستطيع مطورو الألعاب استخدام محركات الألعاب لإنشاء ونشر ألعاب الفيديو عبر منصات متعددة، مثل أجهزة الكمبيوتر المكتبية ، والأجهزة المحمولة ، ووحدات تحكم ألعاب الفيديو ، وأنواع أخرى من الحواسيب . تشمل الوظائف الأساسية التي تغطيها محركات الألعاب عادةً: مُعالج عرض ثنائي أو ثلاثي الأبعاد ، ومحرك فيزيائي ، ومحرك صوتي ، وبرمجة نصية ، ورسوم متحركة ، وذكاء اصطناعي ، وشبكات ، وبث مباشر، وإدارة ذاكرة ، وخيوط معالجة ، ودعم الترجمة ، ورسم بياني للمشاهد ، ومشاهد سينمائية . غالبًا ما يُقلل مطورو محركات الألعاب من تكلفة تطوير الألعاب من خلال إعادة استخدام أو تكييف العناصر المجردة المُدمجة في محركات الألعاب لإنتاج ألعاب متنوعة، ^{[ 4 ]} أو من خلال نقل ألعاب الفيديو من منصة إلى أخرى.

في كثير من الحالات، توفر محركات الألعاب مجموعة من أدوات التطوير المرئي بالإضافة إلى مكونات برمجية قابلة لإعادة الاستخدام. تُقدم هذه الأدوات عادةً في بيئة تطوير متكاملة لتمكين تطوير الألعاب بشكل مبسط وسريع، بالاعتماد على البيانات . غالبًا ما يسعى مطورو محركات الألعاب إلى استباق احتياجات المطورين من خلال تطوير حزم برمجية قوية ، تتضمن العديد من العناصر التي قد يحتاجها مطور الألعاب لبناء لعبة. توفر معظم حزم محركات الألعاب تسهيلات تُسهّل عملية التطوير، مثل الرسومات والصوت والفيزياء ووظائف الذكاء الاصطناعي . تُسمى محركات الألعاب هذه أحيانًا " برمجيات وسيطة " لأنها، كما هو الحال في المعنى التجاري للمصطلح، توفر منصة برمجية مرنة وقابلة لإعادة الاستخدام، تُقدم جميع الوظائف الأساسية اللازمة، جاهزة للاستخدام ، لتطوير تطبيق لعبة مع تقليل التكاليف والتعقيدات ووقت الوصول إلى السوق - وكلها عوامل حاسمة في صناعة ألعاب الفيديو شديدة التنافسية. ^{[ 5 ]}

على غرار أنواع البرمجيات الوسيطة الأخرى، توفر محركات الألعاب عادةً تجريدًا للمنصة ، مما يسمح بتشغيل اللعبة نفسها على منصات متنوعة (بما في ذلك أجهزة الألعاب المنزلية والحواسيب الشخصية) مع إجراء تغييرات طفيفة، إن وجدت، على شفرة المصدر . غالبًا ما يصمم المبرمجون محركات الألعاب ببنية قائمة على المكونات، مما يسمح باستبدال أو توسيع أنظمة محددة في المحرك بمكونات برمجيات وسيطة أكثر تخصصًا (وغالبًا ما تكون أغلى ثمنًا). تتألف بعض محركات الألعاب من سلسلة من مكونات البرمجيات الوسيطة المترابطة بشكل غير محكم، والتي يمكن دمجها بشكل انتقائي لإنشاء محرك مخصص، بدلًا من النهج الأكثر شيوعًا المتمثل في توسيع أو تخصيص منتج متكامل مرن. وبغض النظر عن كيفية تحقيق ذلك، تظل قابلية التوسع أولوية قصوى لمحركات الألعاب نظرًا لتنوع استخداماتها. على الرغم من خصوصية اسم "محرك الألعاب"، غالبًا ما يعيد المستخدمون النهائيون استخدام محركات الألعاب لأنواع أخرى من التطبيقات التفاعلية ذات المتطلبات الرسومية في الوقت الفعلي ، مثل العروض التوضيحية التسويقية ، والتصورات المعمارية ، ومحاكاة التدريب ، وبيئات النمذجة . ^{[ 6 ]}

توفر بعض محركات الألعاب إمكانيات عرض ثلاثي الأبعاد في الوقت الفعلي فقط ، بدلاً من مجموعة الوظائف الواسعة التي تحتاجها الألعاب. وتعتمد هذه المحركات على مطور اللعبة لتنفيذ باقي هذه الوظائف أو تجميعها من مكونات برمجية وسيطة أخرى. يُشار إلى هذه الأنواع من المحركات عمومًا باسم "محرك رسومات" أو "محرك عرض" أو "محرك ثلاثي الأبعاد"، بدلاً من المصطلح الشامل "محرك ألعاب". يُستخدم هذا المصطلح بشكل غير متسق، حيث يُشار إلى العديد من محركات الألعاب ثلاثية الأبعاد كاملة الميزات ببساطة باسم "محركات ثلاثية الأبعاد". من أمثلة محركات الرسومات: Crystal Space و Genesis3D و Irrlicht و OGRE وRealmForge وTruevision3D و Vision Engine . توفر محركات الألعاب أو الرسومات الحديثة عمومًا مخططًا للمشهد - وهو تمثيل كائني التوجه لعالم اللعبة ثلاثي الأبعاد، مما يُبسط تصميم اللعبة غالبًا، ويمكن استخدامه لعرض عوالم افتراضية واسعة بكفاءة أكبر. ^{[ 7 ]} تستخدم معظم محركات الألعاب أو محركات الرسومات واجهة برمجة تطبيقات الرسومات ، مما يسهل التواصل مع وحدة معالجة الرسومات . لكن الألعاب القديمة لم تكن مزودة بتسريع الأجهزة أو وحدات معالجة الرسومات، وكان عليها بناء برنامج عرض خاص بها.

مع تقادم التكنولوجيا، قد تصبح مكونات المحرك قديمة أو غير كافية لمتطلبات مشروع معين . ونظرًا لأن تعقيد برمجة محرك جديد كليًا قد يؤدي إلى تأخيرات غير مرغوب فيها (أو يستلزم إعادة بدء المشروع من الصفر)، فقد يختار فريق تطوير المحرك تحديث محركه الحالي بوظائف أو مكونات أحدث.

لا تقتصر استخدامات محركات الألعاب على مجال ألعاب الفيديو فحسب، بل امتدت لتشمل مجالات علمية أخرى. ويعود جزء من ذلك إلى تصميم محركات الألعاب خصيصًا لأجهزة الحوسبة الاستهلاكية بدلًا من أجهزة الحوسبة عالية الأداء، مما يتيح للباحثين تطوير برامج لاستخدامها على أجهزة منخفضة التكلفة. كما تُبسط محركات الألعاب العديد من عمليات الحوسبة اللازمة للبرامج العلمية، بما في ذلك الرسومات والشبكات والتفاعلية، مما يقلل الحاجة إلى تطوير هذه الميزات بأنفسهم. ^{[ 8 ]}

قبل ظهور محركات الألعاب، كانت الألعاب تُكتب عادةً كوحدات منفصلة: على سبيل المثال، كان تصميم لعبة لجهاز أتاري 2600 يتطلب إعادة تصميم شاملة من الصفر لتحقيق الاستخدام الأمثل لوحدة العرض - ويُطلق مطورو ألعاب الأنظمة القديمة على روتين العرض الأساسي هذا اسم "النواة". كانت المنصات الأخرى تتمتع بمرونة أكبر، ولكن حتى عندما لم تكن وحدة العرض مصدر قلق، كانت قيود الذاكرة تُعيق عادةً محاولات إنشاء التصميم الغني بالبيانات الذي يحتاجه المحرك. حتى على المنصات الأكثر مرونة، كان من الصعب إعادة استخدام الكثير من البيانات بين الألعاب. أدى التطور السريع لأجهزة ألعاب الصالات - التي كانت رائدة في السوق آنذاك - إلى ضرورة التخلص من معظم الشفرة البرمجية لاحقًا، حيث استخدمت الأجيال اللاحقة من الألعاب تصميمات مختلفة تمامًا تستفيد من الموارد الإضافية. لذا، صُممت معظم الألعاب خلال ثمانينيات القرن الماضي باستخدام مجموعة قواعد ثابتة مع عدد قليل من المستويات وبيانات الرسومات. منذ العصر الذهبي لألعاب الفيديو في الصالات ، أصبح من الشائع لشركات ألعاب الفيديو تطوير محركات ألعاب داخلية لاستخدامها مع برامجها الخاصة.

من الأمثلة البارزة على محركات الألعاب الداخلية لأجهزة الألعاب المنزلية في منتصف ثمانينيات القرن الماضي، محرك التمرير الجانبي السلس الذي طوره فريق شيغيرو مياموتو في شركة نينتندو لجهاز نينتندو إنترتينمنت سيستم (NES). استُخدم المحرك الذي طوروه للعبة السباق ذات التمرير الجانبي Excitebike (1984) لاحقًا في لعبة المنصات Super Mario Bros. (1985). وقد مكّن هذا المحرك ماريو من الانتقال بسلاسة من المشي إلى الجري، بدلًا من التحرك بسرعة ثابتة كما في ألعاب المنصات السابقة. ^{[ 9 ]}

على الرغم من أن محركات الألعاب الخارجية لم تكن شائعة حتى ظهور رسومات الحاسوب ثلاثية الأبعاد في التسعينيات، فقد تم إنتاج العديد من أنظمة إنشاء الألعاب ثنائية الأبعاد في الثمانينيات لتطوير ألعاب الفيديو المستقلة . وتشمل هذه الأنظمة: Pinball Construction Set (1983)، و War Game Construction Kit من ASCII ( ¹⁹⁸³ )، و ^{Thunder Force} Construction (1984)، و ^{Adventure Construction Set} ( 1984)، و GameMaker من Garry Kitchen (1985)، و Wargame Construction Set (1986)، و Shoot-'Em-Up Construction Kit (1987)، و Arcade Game Construction Kit (1988)، والأكثر شهرةً، محركات RPG Maker من ASCII ^{بدءًا من عام 1998. ويُعد Klik & Play ( 1994} ) أحد هذه الأنظمة القديمة التي لا تزال متاحة.

ظهر مصطلح محرك الألعاب في منتصف التسعينيات، لا سيما مع صعود ألعاب ثلاثية الأبعاد مثل ألعاب إطلاق النار من منظور الشخص الأول ، والتي غالباً ما كانت تتميز بمحرك مخصص لها . على سبيل المثال، أطلقت شركة Epic Games، التي أسسها تيم سويني ، محركها Unreal Engine في عام 1998. ^{[ 13 ]}

بلغت شعبية ألعاب Doom و Quake من شركة Id Software حداً جعل مطوريها، بدلاً من بنائها من الصفر، يرخصون الأجزاء الأساسية من البرنامج ويصممون رسوماتهم وشخصياتهم وأسلحتهم ومستوياتهم الخاصة - والتي كانت تُعرف باسم "محتوى اللعبة" أو "أصول اللعبة". وقد ساهم فصل قواعد اللعبة وبياناتها عن المفاهيم الأساسية مثل اكتشاف التصادم وكيانات اللعبة في تمكين الفرق من النمو والتخصص. ^{[ 12 ]}

صُممت ألعاب لاحقة، مثل Quake III Arena من id Software و Unreal (1998) من Epic Games ، مع مراعاة هذا النهج، حيث طُوّر المحرك والمحتوى بشكل منفصل. وقد أثبتت ممارسة ترخيص هذه التقنية أنها مصدر دخل إضافي مفيد لبعض مطوري الألعاب، إذ يتراوح سعر الترخيص الواحد لمحرك ألعاب تجاري متطور بين 10,000 دولار وملايين الدولارات، وقد يصل عدد المرخص لهم إلى عشرات الشركات، كما هو الحال مع محرك Unreal Engine . على أقل تقدير، تُسهّل المحركات القابلة لإعادة الاستخدام عملية تطوير أجزاء جديدة من الألعاب، وهو ما يُعد ميزة قيّمة في صناعة ألعاب الفيديو التنافسية. وبينما كانت المنافسة شديدة بين Epic Games وid Software حوالي عام 2000، أصبح محرك Unreal Engine من Epic Games أكثر شيوعًا بكثير من id Tech 4 وخليفته id Tech 5. ^{[ 14 ]}

تُعدّ محركات الألعاب الحديثة من أكثر التطبيقات تعقيدًا، إذ غالبًا ما تضمّ عشرات الأنظمة المُحسّنة بدقة والتي تتفاعل لضمان تجربة مستخدم مُتحكّم بها بدقة. وقد أدّى التطور المستمر لمحركات الألعاب إلى فصلٍ واضح بين عمليات العرض، والبرمجة النصية، والرسومات، وتصميم المراحل . ولذلك، أصبح من الشائع الآن، على سبيل المثال، أن يضمّ فريق تطوير الألعاب النموذجي عددًا من الفنانين يفوق عدد المبرمجين الفعليين بعدة أضعاف. ^{[ 15 ]}

على الرغم من أن محركات الألعاب الخارجية تُستخدم بشكل أساسي في تطوير ألعاب التصويب من منظور الشخص الأول، إلا أنها تُستخدم أيضًا في أنواع أخرى من الألعاب. على سبيل المثال، يُستخدم محرك Gamebryo في لعبتي The Elder Scrolls III: Morrowind و Dark Age of Camelot ، بينما يُستخدم محرك Unreal Engine 2 في لعبة Lineage II . كما تُستخدم محركات الألعاب أيضًا في الألعاب التي طُوّرت في الأصل لأجهزة الألعاب المنزلية، مثل محرك RenderWare المستخدم في سلسلتي Grand Theft Auto و Burnout .

بسبب أنظمة المعالجات متعددة النوى الحديثة وتزايد متطلبات الواقعية، أصبح استغلال الخيوط البرمجية أكثر أهمية. تتولى خيوط تنفيذ منفصلة داخل محرك اللعبة إدارة العمليات المكثفة، بما في ذلك العرض، وبث الأصول، وتشغيل الصوت، ومحاكاة الفيزياء. لطالما كانت ألعاب السباق في طليعة استخدام الخيوط البرمجية، حيث كان محرك الفيزياء يعمل في خيط منفصل قبل وقت طويل من نقل الأنظمة الفرعية الأساسية الأخرى، ويعود ذلك جزئيًا إلى أن العرض والمهام ذات الصلة لا تحتاج إلى تحديث إلا بمعدل 30-60  هرتز. على سبيل المثال، في جهاز بلاي ستيشن 3، كانت الفيزياء تعمل في لعبة Need For Speed ​​بمعدل 100  هرتز، بينما كانت تعمل في Forza Motorsport 2 بمعدل 360  هرتز.

على الرغم من أن المصطلح استُخدم لأول مرة في التسعينيات، إلا أن قلة من الأنظمة السابقة في الثمانينيات تُعتبر محركات ألعاب، مثل نظامي مُفسِّر ألعاب المغامرات (AGI) وSCI من شركة سييرا، ونظام SCUMM من شركة لوكاس آرتس، ومحرك Freescape من شركة إنسينتيف سوفتوير (في عام 1986 ^{[ 16 ]} ). وعلى عكس معظم محركات الألعاب الحديثة، لم تُستخدم هذه المحركات في أي منتجات تابعة لجهات خارجية (باستثناء نظام SCUMM، الذي تم ترخيصه واستخدامه من قِبل شركة هيومونغوس إنترتينمنت ).

مع نضوج تقنية محركات الألعاب وازدياد سهولة استخدامها، اتسع نطاق تطبيقاتها. فهي تُستخدم الآن في الألعاب الجادة ، مثل تطبيقات المحاكاة المرئية والتدريبية والطبية والعسكرية، ويُعد محرك CryEngine مثالًا على ذلك. ^{[ 17 ]} ولتحسين إمكانية الوصول، تستهدف محركات الألعاب أيضًا منصات الأجهزة الجديدة، بما في ذلك الهواتف المحمولة (مثل أندرويد وآيفون ) ومتصفحات الويب (مثل WebGL و Shockwave و Flash و WebVision من Trinigy و Silverlight و Unity Web Player و O3D و DHTML ). ^{[ 18 ]}

بالإضافة إلى ذلك، يجري تطوير المزيد من محركات الألعاب باستخدام لغات برمجة عالية المستوى ، مثل Java و C# و .NET (مثل TorqueX و Visual3D.NET )، و Python ( Panda3D )، و Lua Script (Leadwerks). ونظرًا لأن معظم الألعاب ثلاثية الأبعاد تعتمد بشكل كبير على قدرة بطاقة الرسومات، فإن التباطؤ المحتمل الناتج عن تكاليف الترجمة في لغات البرمجة عالية المستوى يصبح ضئيلاً، بينما تعود مكاسب الإنتاجية التي توفرها هذه اللغات بالفائدة على مطوري محركات الألعاب. ^{[ 19 ]} وتدفع شركات مثل مايكروسوفت هذه التوجهات الحديثة لدعم تطوير الألعاب المستقلة . طورت مايكروسوفت XNA كحزمة تطوير برمجيات (SDK) أساسية لجميع ألعاب الفيديو التي تُصدر على Xbox ومنتجاتها ذات الصلة. ويشمل ذلك قناة Xbox Live Indie Games ^{[ 20 ]} المصممة خصيصًا للمطورين الصغار الذين لا يملكون الموارد الكافية لتغليف ألعابهم وبيعها في المتاجر. أصبح تطوير محركات الألعاب للمنصات التي تدعم الأطر المُدارة أسهل وأقل تكلفة من أي وقت مضى . ^{[ 21 ]}

يُحدد مُنتجو مُحركات الألعاب كيفية إتاحة استخدام منتجاتهم للمستخدمين. وكما أن صناعة الألعاب قطاعٌ قائمٌ بذاته ، كذلك هي الحال بالنسبة للمُحركات التي بُنيت عليها. وتتفاوت أسعار مُحركات الألعاب الرئيسية، سواءً كانت رسوم اشتراك أو رسوم ترخيص. ^{[ 22 ]} يُعدّ كلٌ من Unity و Unreal Engine حاليًا الخيارين الأكثر شيوعًا بين مُطوري الألعاب. ^{[ 23 ]} ورغم أن الفروقات بين مُحركات الألعاب المختلفة تتلاشى مع قيام كل مُطور ببناء أدواته الخاصة عليها، إلا أن بعض مُطوري الألعاب قد يكونون مُعتادين جدًا على نظامٍ ما لدرجة يصعب معها التغيير، أو قد ينجذبون إلى المزايا الهائلة لهذه المُحركات بغض النظر عن رسوم الاشتراك.

شهدت محركات الألعاب المجانية والمفتوحة المصدر ، مثل Godot ، ارتفاعاً في شعبيتها، لا سيما بعد الجدل الذي أثير حول تسعير Unity في عام 2023 والذي دفع مطوري الألعاب والاستوديوهات إلى البحث عن محركات ذات ترخيص متساهل. ^{[ 24 ]}

بشكل أوسع، يمكن وصف محركات الألعاب نفسها بأنها برمجيات وسيطة. مع ذلك، في ألعاب الفيديو، يُستخدم مصطلح البرمجيات الوسيطة غالبًا للإشارة إلى الأنظمة الفرعية للوظائف داخل محرك اللعبة. بعض برمجيات الألعاب الوسيطة لا تقوم إلا بوظيفة واحدة، ولكنها تؤديها بكفاءة أو بشكل أكثر إقناعًا من البرمجيات الوسيطة العامة.

تتضمن حزم البرمجيات الوسيطة الأربع الأكثر استخدامًا ^{[ 25 ]} ، والتي توفر أنظمة فرعية للوظائف، ما يلي: Bink من RAD Game Tools ، وFirelight FMOD ، وHavok ، و Scaleform GFx. تُطوّر RAD Game Tools برنامج Bink لعرض الفيديو الأساسي، بالإضافة إلى الصوت الخاص بلعبة Miles، وعرض ثلاثي الأبعاد للعبة Granny . أما Firelight FMOD فهو مكتبة وأدوات صوتية قوية ومنخفضة التكلفة. ويوفر Havok نظام محاكاة فيزيائية متينًا، إلى جانب مجموعة من تطبيقات الرسوم المتحركة والسلوك. بينما يوفر Scaleform برنامج GFx لواجهة مستخدم Flash عالية الأداء وتشغيل فيديو عالي الجودة، بالإضافة إلى إضافة محرر أساليب الإدخال (IME) لدعم الدردشة الآسيوية داخل اللعبة.

يتم استخدام برامج وسيطة أخرى لتحسين الأداء - على سبيل المثال، يساعد Simplygon في تحسين وإنشاء شبكات مستوى التفاصيل ، ويضيف Umbra تحسينات إزالة الحجب إلى الرسومات ثلاثية الأبعاد.

تحتوي بعض البرامج الوسيطة على شفرة المصدر الكاملة ، ^{[ 6 ]} أو يتم توفير مرجع واجهة برمجة التطبيقات (API) لمكتبة ثنائية مُجمَّعة . يمكن ترخيص بعض برامج الوسيطة بأي من الطريقتين، وعادةً ما يكون ذلك برسوم أعلى مقابل شفرة المصدر الكاملة.

• رسومات الحاسوب ثلاثية الأبعاد
• أنظمة التأليف
• فيزياء اللعبة
• قائمة محركات ألعاب إطلاق النار من منظور الشخص الأول
• قائمة محركات الألعاب
• قائمة برامج وسيطة للألعاب
• استوديو افتراضي

• الوسائط المتعلقة بمحركات الألعاب على ويكيميديا ​​كومنز