Microsoft Flight Simulator 2020: как авиасимулятор вместил почти всю Землю и почему это оказалось важнее графики

Игра, которая выросла из карты

Microsoft Flight Simulator образца 2020 года часто вспоминают по красивым облакам, кабинам самолетов и возможности найти собственный дом. Но наиболее необычная часть проекта находилась глубже. Разработчики фактически отказались от традиционного способа создания игрового мира.

Обычная крупная игра строится как ограниченная территория. Художники создают рельеф, дороги, здания, растительность, расставляют объекты и проверяют результат. Даже огромные открытые миры остаются конечными.

С Землей этот подход не работает. Площадь поверхности планеты составляет около 510 миллионов квадратных километров. Вручную воспроизводить города, поселки, дороги и леса в таком масштабе невозможно даже для очень большой команды.

Поэтому Microsoft Flight Simulator пришлось собирать мир из данных.

Еще перед релизом Microsoft объясняла устройство системы: основой служили спутниковые данные и аэрофотосъемка Bing, а Azure использовался для обработки и передачи информации клиенту. На тот момент компания говорила примерно о 2 ПБ исходных географических данных.

Само по себе спутниковое изображение еще не является трехмерным игровым миром. На фотографии сверху видны крыши, дороги и растительность, но игре необходимо понять, где заканчивается одно здание и начинается другое, какой высоты должен быть объект, где поставить дерево и какой материал использовать для поверхности.

Здесь в работу включались алгоритмы машинного обучения и процедурной генерации. Они анализировали данные и восстанавливали структуру местности. Microsoft сообщала, что система могла определять положение деревьев, восполнять отсутствующие здания и учитывать даже цвет крыш.

Именно поэтому правильнее воспринимать Microsoft Flight Simulator 2020 не как гигантскую карту, сохраненную на диске, а как программу, которая собирает видимый участок планеты из нескольких слоев информации.

Фото: Microsoft

Откуда взялись 1,5 миллиарда зданий

В рекламных материалах Microsoft фигурировали цифры, которые в 2020 году звучали почти неправдоподобно: более 37 тысяч аэропортов, около 1,5 миллиарда зданий и 2 триллиона деревьев. Эти значения до сих пор приводит официальная страница Microsoft Flight Simulator 2020.

Это не означает, что разработчики создали 1,5 миллиарда индивидуальных трехмерных моделей.

Часть городов воспроизводилась при помощи фотограмметрии. В таких районах форма зданий и других объектов восстанавливается из большого числа фотографий, сделанных с разных направлений. Результат может быть очень похож на настоящий город, особенно при взгляде с высоты.

Но качественной фотограмметрии для всей планеты нет. Огромные территории приходилось строить иначе.

Компания Blackshark.ai использовала компьютерное зрение и машинное обучение для анализа двухмерных изображений. Алгоритмы искали контуры зданий и затем превращали обнаруженные объекты в трехмерную геометрию. Для них подбирались высота, форма крыши и внешний вид.

Масштаб здесь одновременно является достоинством и источником ошибок.

Алгоритму можно поручить обработать миллиарды объектов. Нельзя ожидать, что каждый из этих объектов после автоматической обработки будет соответствовать реальному зданию до окна и балкона. Если исходные данные устарели, закрыты облаками, имеют недостаточное разрешение или алгоритм неправильно классифицировал объект, ошибка переносится в виртуальный мир.

Отсюда появились знаменитые странности раннего Flight Simulator: здания неправильной формы, необычно высокие конструкции, деревья там, где их быть не должно, или типовые дома вместо хорошо знакомых местных построек.

Это не случайная недоработка, которую можно было полностью устранить дополнительным месяцем ручной проверки. Это цена выбранной архитектуры.

При создании обычной игровой карты ошибку можно найти глазами. При создании модели всей планеты контроль становится статистическим. Система должна давать приемлемый результат для миллиардов объектов, хотя отдельные здания могут быть неверными.

Именно этот компромисс сделал проект возможным.

Почему вся Земля не занимает несколько петабайт на компьютере

Еще одна фундаментальная идея Flight Simulator 2020 состояла в том, что пользователю не требовалось хранить весь исходный мир.

На старте Microsoft прямо указывала, что через Azure может передаваться более 2 ПБ данных. Для домашнего компьютера такой объем был практически бессмысленным. Даже сегодня локальное хранение нескольких петабайт остается задачей совсем другого класса, чем установка игры.

Поэтому Flight Simulator загружает нужные данные по мере движения самолета.

Клиент знает положение игрока, направление движения и требуемую детализацию окружающей территории. Из облака поступает информация для конкретной области, после чего локальный компьютер объединяет ее с базовыми данными игры и генерирует окончательную сцену.

Этот подход хорошо соответствует самой природе авиасимулятора. Самолет постоянно перемещается вперед, а наиболее подробные данные нужны прежде всего в ограниченной области вокруг него.

Система учитывает пропускную способность интернет-соединения. Еще до выхода игры Microsoft сообщала, что качество передаваемых данных может адаптироваться к скорости подключения, а отдельные районы разрешается предварительно сохранять локально.

Но возникает зависимость, которой практически нет у полностью локальной игры.

Качество изображения определяется уже не одним компьютером. Имеют значение соединение с интернетом, доступность серверов и качество данных на стороне Microsoft. Если подробный поток недоступен, виртуальный мир не исчезает полностью, однако детализация может снизиться.

Получается довольно необычная архитектура. Видеокарта продолжает отвечать за отрисовку, процессор рассчитывает множество игровых систем, но часть того, что пользователь воспринимает как графику, существует благодаря удаленной инфраструктуре.

Поэтому сравнивать Flight Simulator 2020 с обычной игрой только по разрешению текстур или сложности моделей не совсем правильно. Его технологическая особенность заключалась в способе доставки и сборки мира.

Погода здесь тоже является массивом данных

Планета выглядела бы убедительно лишь до первого полета через фронт или грозу, если бы поверх карты использовались несколько заранее подготовленных типов облаков.

Для погодной системы Microsoft сотрудничала со швейцарской компанией Meteoblue. Ее метеорологические модели используются для формирования состояния атмосферы в симуляторе. В 2026 году Meteoblue подробно описала свое сотрудничество с Microsoft. Компания отдельно указывает на сложность передачи больших объемов метеорологических данных в реальном времени и формирования облаков.

Здесь нужно различать реальную погоду и точную копию погоды над конкретным домом в конкретную секунду.

Метеорологическая модель описывает состояние атмосферы для большой территории: давление, температуру, влажность, ветер, облачность и другие параметры. Из этого симулятор строит визуальную и физическую среду.

Такой подход позволяет получить не набор независимых погодных эффектов, а связанную систему. Ветер может различаться по высоте, облака занимают определенный объем, видимость зависит от состояния атмосферы.

Официальное описание Flight Simulator 2020 указывает поддержку реальной погоды с направлением и скоростью ветра, температурой, влажностью и осадками.

Но метеорологическая модель всегда является моделью, а не камерой, направленной в небо. Прогноз может расходиться с фактическими условиями. Данные наземной метеостанции также не описывают всю атмосферу вокруг нее. Кроме того, информация должна быть преобразована в параметры, с которыми способен работать движок.

Поэтому фразу «погода в реальном времени» не следует понимать буквально как полное совпадение каждого облака с настоящим небом. Главная техническая ценность системы в другом: глобальная атмосфера формируется из реальных метеорологических данных, а не выбирается из нескольких сценариев погоды.

Для авиасимулятора это принципиальное различие. Облако здесь влияет не только на картинку. Направление ветра, видимость и состояние атмосферы меняют условия самого полета.

Реалистичная Земля еще не делает реалистичный авиасимулятор

Эффектные пейзажи настолько сильно определили первое впечатление от Flight Simulator 2020, что за ними легко потерять вторую половину задачи. Игре требовалось моделировать сам самолет.

Microsoft заявляла более тысячи аэродинамических поверхностей для одного воздушного судна. Это формулировка разработчика, а не независимое измерение точности модели, поэтому сама цифра еще не доказывает соответствие профессиональному авиационному тренажеру.

Она показывает другой принцип.

Вместо описания самолета как одного объекта движок рассчитывает поведение множества его участков относительно воздушного потока. Изменение угла атаки, положения механизации крыла или ветра должно отражаться на результирующем поведении машины.

На этом месте проходит граница между зрелищным виртуальным глобусом и авиасимулятором.

Можно построить очень красивый Нью-Йорк и получить слабую модель полета. Можно сделать достоверную аэродинамику и окружить самолет условным ландшафтом. Flight Simulator 2020 пытался соединить обе задачи в одном массовом продукте.

Отсюда возникло и неизбежное противоречие. Новичку необходимо дать возможность взлететь без нескольких недель изучения процедур. Опытный поклонник гражданской авиации, наоборот, обращает внимание на работу систем самолета, навигацию, аэродинамику и последовательность действий экипажа.

В результате в симуляторе появились различные уровни помощи, интерактивные контрольные списки и возможность заметно упростить управление. Глубина при этом сильно зависит от конкретного самолета. Базовый легкий самолет и сложный авиалайнер предъявляют совершенно разные требования к игроку.

Самое сильное место Flight Simulator одновременно стало его ограничением

В 2020 году проект впечатлял обещанием: можно выбрать почти любую точку мира и полететь туда.

Но высокая географическая точность распределена по планете неравномерно.

Там, где доступны хорошие исходные снимки, фотограмметрия и вручную подготовленные объекты, результат бывает очень убедительным. В другом регионе исходные фотографии могут быть старыми или недостаточно подробными, а значительная часть застройки создается процедурно.

Поэтому два города в одной игре могут отличаться по уровню достоверности сильнее, чем две локации из разных обычных игр.

С точки зрения разработки это логично. Flight Simulator невозможно закончить в привычном смысле слова. Земля меняется быстрее, чем разработчики способны вручную обновлять ее цифровую копию. Строятся аэропорты и районы, меняются дороги, появляются новые спутниковые снимки.

Microsoft отвечала на эту проблему World Updates, обновляя отдельные регионы, добавляя фотограмметрию, аэропорты и вручную сделанные достопримечательности.

В итоге глобальный масштаб перестал означать одинаковую детализацию всего мира. Он означает, что вся планета доступна как единое пространство, внутри которого качество данных различается.

Это менее эффектная формулировка, но она намного точнее рекламного представления о «копии Земли».

Почему такая игра остается нишевой

Microsoft Flight Simulator сложно назвать маленьким проектом. Уже в декабре 2022 года Microsoft сообщала о более чем 10 миллионах игроков. К тому моменту сообщество выполнило около 500 миллионов виртуальных полетов и пролетело 40 миллиардов миль.

Но число людей, хотя бы запустивших игру, и постоянная аудитория авиасимулятора не равнозначны.

Причину легко увидеть после первого знакомства. В обычной игре самолет служит средством достижения цели. В авиасимуляторе сам полет и есть цель.

Рейс может потребовать подготовки маршрута, запуска самолета, настройки навигации, руления, взлета, набора высоты и длительного участка почти без внешних событий. Посадка иногда наступает через несколько часов после старта.

Для одной аудитории это недостаток. Для другой именно в этом заключается интерес.

Хороший авиасимулятор вознаграждает не скорость реакции, а постепенное понимание системы. Игрок начинает разбираться, почему самолет ведет себя определенным образом, как читать приборы, зачем нужен конкретный режим автопилота и почему изменение ветра требует корректировать заход.

У подобного увлечения почти нет естественной точки завершения. После легкого самолета можно перейти к авиалайнерам. После визуальных полетов изучить приборные. Затем появляются дополнительные самолеты, аэропорты, диспетчерские сети, штурвалы, педали и панели.

Поэтому сообщество авиасимуляторов сравнительно невелико рядом с крупнейшими соревновательными играми, но способно сохраняться десятилетиями.

Фото: Mchendrix2023