Рубрика «конвейер рендеринга»

image

Каждый год выпускаются сотни новых игр. Некоторые из них добиваются успеха и продаются миллионами копий, но само по себе это не гарантирует статуса легенды. Однако изредка появляются игры, которые становятся частью истории отрасли, и мы продолжаем обсуждать их и играть в них спустя годы после выпуска.

Для игроков на PC есть одна игра, ставшая почти легендарной благодаря своей невероятной, обогнавшей своё время графике и способности снижать фреймрейты компьютера до однозначных чисел. Позже она стала знаменитой благодаря тому, что на десяток лет превратилась в надёжный источник мемов. В этой статье мы расскажем о Crysis и о том, что сделало его таким уникальным.

Первые дни Crytek

Прежде чем погрузиться в историю Crysis, стоит совершить краткое путешествие во времени и узнать, как было заложено основание Crytek. Эта компания по разработке ПО была основана осенью 1999 года в Кобурге, Германия тремя братьями — Авни, Джеватом и Фаруком Йерли. Объединившись под руководством Джевата, братья начали создавать демо игр для PC.
Читать полностью »

Современный OpenGL и, в более широком смысле, WebGL, сильно отличается от старого OpenGL, который я изучал в прошлом. Я понимаю, как работает растеризация, поэтому вполне разбираюсь в концепциях. Однако в каждом прочитанном мной туториале предлагались абстракции и вспомогательные функции, усложнявшие мне понимание того, какие части относятся к самим API OpenGL.

Уточню — такие абстракции, как разделение данных позиций и функциональности рендеринга на отдельные классы важны в реальных приложениях. Однако эти абстракции раскидывают код по разным областям и добавляют избыточность из-за бойлерплейта и передачи данных между логическими единицами. Мне удобнее всего изучать тему на линейном потоке кода, в котором каждая строка непосредственно относится к этой теме.

Во-первых, нужно поблагодарить создателя использованного мной туториала. Взяв его за основу, я избавлялся от всех абстракций, пока не получил «minimal viable program». Надеюсь, она поможет вам начать освоение современного OpenGL. Вот что мы будем делать:

Минимальный WebGL в 75 строках кода - 1

Равносторонний треугольник, зелёный сверху, чёрный в нижнем левом углу и красный в нижнем правом, с интерполированными между точками цветами. Чуть более яркая версия чёрного треугольника [перевод на Хабре].
Читать полностью »

image

В третьей статье о рендеринге в 3D-играх мы узнаем, что происходит с 3D-миром после завершения обработки вершин и растеризации сцены. Текстурирование — один из самых важных этапов рендеринга, несмотря на то, что на нём всего лишь вычисляются и изменяются цвета двухмерной сетки разноцветных блоков.

Большинство визуальных эффектов в современных играх сводится к продуманному использованию текстур — без них игры казались бы скучными и безжизненными. Так что давайте разберёмся, как всё это работает!

Часть 1: обработка вершин

Часть 2: растеризация и трассировка лучей

Начнём с простого

Можно взять любые трёхмерные игры-бестселлеры, выпущенные за последний год, и с уверенностью сказать, что все они имеют нечто общее: в них используются текстурные карты (или просто текстуры). Это настолько распространённый термин, что думая о текстурах, большинство людей представляет одинаковую картинку: простой плоский квадрат или прямоугольник, содержащий изображение поверхности (травы, камня, металла, ткани, лица и т.д.).

Но при многослойном использовании и комбинировании с помощью сложных вычислений такие простые изображения в 3D-сцене могут создавать поразительно реалистичные изображения. Чтобы понять, как такое возможно, давайте полностью их отключим и посмотрим, как будут выглядеть объекты 3D-мира без текстур.
Читать полностью »

Если вы следили за моей серией постов «Растеризация за одни выходные», но не компилировали и не запускали демо, то для вас станет большим сюрпризом, если я скажу, насколько медленными они оказались. В конце серии постов я упомянул существующие техники, позволяющие ускорить мучительно тормозной растеризатор. Теперь настало время двигаться дальше и посмотреть, как они применяются на практике.

Как часть этого проекта я реализовал Tyler — тайловый растеризатор, который мы проанализируем в данной статье. Моей целью при разработке этого проекта были масштабируемость. настраиваемость и понятность растеризатора для людей, которые хотят немного больше понять в этой теме и поэкспериментировать с ней. Эта статья достаточно сильно связана с тем, что объяснено в серии «Растеризация за одни выходные», поэтому лучше будет прочитать и её. Я не буду предполагать, что вы её изучили, но в статье будет больше высокоуровневых объяснений — я не хочу повторять уже сказанное и то, что можно найти в других источниках.

Краткий обзор

Тайловый рендеринг (tile-based rendering или tiled rendering) — это улучшенный по сравнению с традиционным immediate-mode-рендерингом; в нём render target (RT) разделяется на тайлы (т.е. субрегионы кадрового буфера), каждый из которых содержит примитивы, которые можно рендерить в тайлы по отдельности.

Как работает тайловый растеризатор - 1

Обратите внимание на выражение «по отдельности», потому что оно подчёркивает одно из самых больших преимуществ этой техники по сравнению с immediate-mode: ограничение всех операций доступа внутри тайла буферами цветов/глубин, которые остаются в «медленной» DRAM благодаря использованию отдельного тайлового кэша на чипе.Читать полностью »

Я поставил перед собой задачу воссоздания с нуля Minecraft за одну неделю с помощью собственного движке на C++ и Vulkan. Меня вдохновил на это Hopson, который сделал то же самое при помощи C++ и OpenGL. В свою очередь, его вдохновил Шейн Бек, которого вдохновила Minecraft, источником вдохновения для которой была Infiniminer, при создании которой, предположительно, вдохновлялись реальными горными промыслами.

Создание Minecraft за одну неделю на C++ и Vulkan - 1

Репозиторий GitHub этого проекта находится здесь. У каждого дня есть своя git-метка.

Разумеется, я не планировал в буквальном смысле воссоздавать Minecraft. Этот проект должен был стать обучающим. Я хотел изучить использование Vulkan в чём-то более сложном, чем vulkan-tutorial.com или демо Саши Виллема. Поэтому основной упор сделан на проектирование Vulkan-движка, а не на дизайн игры.

Задачи

Разработка на Vulkan намного медленнее, чем на OpenGL, поэтому я не смог включить в игру многие функции настоящей Minecraft. Нет ни мобов, ни крафта, ни красного камня, ни физики блоков, и т.п. С самого начала цели проекта были следующими:

  • Создание системы рендеринга рельефа
    • Мешинг
    • Освещение
  • Создание системы генератора рельефа
    • Рельеф
    • Деревья
    • Биомы
  • Добавление возможности изменения рельефа и перемещения блоков

Мне нужно было найти способ реализовать всё это без добавления в игру GUI, потому что я не смог найти никаких библиотек GUI, работающих с Vulkan и простых в интеграции.
Читать полностью »

Реалистичная каустика отражений - 1

Большинство технических художников на каком-то этапе карьеры пытается создать правдоподобные отражения каустики. Если вы разработчик игр, то одна из основных причин чтения Twitter заключается в бесконечном потоке вдохновения, которое из него можно почерпать. Несколько дней назад Флориан Гельценлихтер (kolyaTQ в twitter) опубликовал GIF эффекта каустики, созданного в Unity при помощи шейдеров. Пост (представлен ниже) быстро набрал 1,5 тысячи лайков, что показывает искренний интерес к подобного типа контенту.

Хотя меня обычно больше привлекают более длинные и технически сложные серии статей (например, про объёмное атмосферное рассеяние света [перевод на Хабре] и инверсную кинематику [первая и вторая части перевода на Хабре]), я не смог удержаться перед искушением написать короткий и милый туториал об эффектах Флориана.

В конце этой статьи есть ссылка на скачивание пакета Unity и всех необходимых ассетов.
Читать полностью »

image

Общие примечания

Все результаты получены на довольно старой машине (i7 3770+GTX 770), игра запускалась в DirectX 11 со средним качеством. Для анализа использовались RenderDoc и Nsight.

Игра работает на движке Re Engine, ставшем наследником MT Framework — движка предыдущего поколения Capcom R&D. Кроме RE2 он используется в DMC5 и RE7:Biohazard.

Мне не удалось найти в Интернете материалов о RE Engine, поэтому всё в статье основано на догадках (надеюсь, обоснованных). Я рассмотрел примерно 90% структуры кадра и привёл общее описание алгоритмов. Дальнейшее исследование требует большего опыта и времени на реверс-инжиниринг шейдеров.
Читать полностью »

Из этого туториала вы научитесь писать геометрический шейдер для генерации травинок из вершин входящего меша и использовать тесселяцию для управления плотностью травы.

Статья описывает поэтапный процесс написания шейдера травы в Unity. Шейдер получает входящий меш, и из каждой вершины меша генерирует при помощи геометрического шейдера травинку. Ради интереса и реализма травинки будут иметь рандомизированные размеры и поворот, а ещё на них будет влиять ветер. Чтобы управлять плотностью травы, мы используем тесселяцию для разделения входящего меша. Трава сможет и отбрасывать, и получать тени.

Готовый проект выложен в конце статьи. В созданном файле шейдера содержится большое количество комментариев, упрощающих понимание.
Читать полностью »

Как происходит рендеринг кадра A Plague Tale: Innocence - 1

Предисловие

Как и в других моих исследованиях, давайте начнём с введения. Сегодня мы рассмотрим последнюю игру французского разработчика Asobo Studio. Впервые я увидел видео этой игры в прошлом году, когда коллега поделился со мной 16-минутным геймплейным трейлером. Моё внимание привлекла механика «крысы против света», но мне не особо захотелось играть в эту игру. Однако после её выхода многие стали говорить, что она выглядит так, как будто сделана на движке Unreal, но это не так. Мне стало любопытно увидеть, как работает рендеринг и насколько вообще разработчики вдохновлялись Unreal. Ещё меня заинтересовал процесс рендеринга стаи крыс, потому то в игре она выглядела очень убедительно и к тому же является одним из ключевых элементов геймплея.

Когда я начал попытки выполнить захват игры, то подумал, что придётся сдаться, потому что ничего не срабатывало. Хотя игра использует DX11, который сейчас поддерживают практически все инструменты анализа, мне не удалось заставить работать ни один из них. Когда я пытался использовать RenderDoc, игра вылетала при запуске, и то же самое происходило с PIX. Я по-прежнему не знаю, почему так происходит, но к счастью, мне удалось выполнить несколько захватов с помощью NSight Graphics. Как обычно, я поднял все параметры до максимальных и начал искать подходящие для анализа кадры.
Читать полностью »

В этом посте я расскажу об истории текстурирования в трёхмерных видеоиграх. С момента первого появления 3D реального времени на домашних консолях мы прошли долгий путь, но и сегодня при создании игровых текстур применяются некоторые практики, уходящие корнями в те ранние годы.

image

Для начала давайте немного поговорим об основах — о различиях рендеринга в реальном времени (real time rendering) от пререндеренных (pre-rendered) сцен. Рендеринг в реальном времени используется в большинстве 3D-игр. Машина в этом случае отрисовывает изображение в реальном времени. Для создания одного кадра пререндеренной сцены требуется большие вычислительные мощности.
Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js