Рубрика «шейдеры» - 2

image

Введение

Когда в январе 2019 года мы начали обсуждать нашу новую игру tint., то сразу решили, что важнейшим элементом будет эффект акварели. Вдохновлённые этой рекламой Bulgari, мы понимали, что реализация рисования акварелью должна соответствовать высокому качеству остальных ресурсов, которые мы планировали создать. Мы обнаружили интересную статью исследователей из Adobe(1). Описанная в ней техника создания акварели выглядела замечательно, а благодаря своей векторной (а не пиксельной) природе она могла работать даже на слабых мобильных устройствах. Наша реализация основана на этом исследовании, мы изменили и/или упростили отдельные его части, потому что наши требования к производительности были другими. tint. — это игра, поэтому кроме самого рисования нам нужно было в одном кадре рендерить всё 3D-окружение и выполнять игровую логику. Также мы стремились к тому, чтобы симуляция выполнялась в реальном времени и игрок сразу видел нарисованное.
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 »

Для того, чтобы получить реалистичный мир внутри игры, необходимо учитывать взаимодействие различных форм рельефа между собой и с другими моделями. И если видимые линии пересечения между 3D-моделями портят органичность изображения, стоит задуматься над тем, как их устранить. Самый распространенный случай таких линий, который может быть знаком многим, — пересечение билбордов частиц с непрозрачной геометрией.

image

Другой пример — нарушающие естественность композиции пересечения скал и растительности с поверхностью ландшафта в сценах «на открытом воздухе».

image

Помимо разнообразных методов сглаживания (SSAA, MSAA, CSAA, FXAA, NFAA, CMAA, DLAA, TAA и др.), которые пусть и смягчают вызывающий внешний вид таких линий пересечений, но не исправляют ситуацию в полной мере, существуют и более действенные приемы. Их мы и рассмотрим.
Читать полностью »

image

[Предыдущие части анализа: первая и вторая и третья.]

Часть 1. Перистые облака

Когда действие игры происходит на открытых пространствах, одним из факторов, определяющих правдоподобность мира, является небо. Задумайтесь об этом — бОльшую часть времени небо в буквальном смысле занимает примерно 40-50% всего экрана. Небо — это намного больше, чем красивый градиент. На нём есть звёзды, солнце, луна и, наконец, облака.

Хотя современные тенденции, похоже, заключаются в объёмном рендеринге облаков при помощи raymarching-а (см. эту статью), облака в «Ведьмаке 3» полностью основаны на текстурах. Я уже рассматривал их ранее, но оказалось, что с ними всё сложнее, чем я изначально ожидал. Если вы следили за моей серией статей, то знаете, что есть разница между DLC «Кровь и вино» и остальной игрой. И, как можно догадаться, в DLC есть некоторые изменения и в работе с облаками.

В «Ведьмаке 3» есть несколько слоёв облаков. В зависимости от погоды это могут быть только перистые облака, высококучевые облака, возможно, немного облаков из семейства слоистых облаков (например, во время бури). В конце концов, облаков может не быть вовсе.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 »

image

Задача

При разработке нашей игры The Unliving, мы поставили перед собой задачу по отображению различных сообщений, таких, как нанесенный урон, нехватка здоровья или энергии, величина награды, количество восстановленных очков здоровья и т.д., с помощью Particle System. Это было решено сделать для того, чтобы получить больше возможностей для кастомизации эффектов появления и дальнейшего поведения таких сообщений, что проблематично при использовании стандартных элементов UI-системы Unity.

Кроме того, данный подход подразумевает использование всего лишь одного инстанса Particle System для каждого типа сообщений, что дает огромный прирост в производительности по сравнению с выводом этих же сообщений с помощью Unity UI.
Читать полностью »

Зрение Хищника: эффект термального видения - 1

В процессе поисков наилучшей реализации термального шейдера я наткнулся на matcap-шейдер, опубликованный пользователем bgolus в форумах Unity — неплохая отправная точка.

Я сильно изменил его, чтобы модели выглядели более целостными под разными углами, привязав cap к вершинам и нормалям. То есть по сути это уже не matcap, но мне всё равно хотелось бы отдать должное этому шейдеру, с которого всё началось.

Зрение Хищника: эффект термального видения - 2

Будем двигаться по порядку, сначала вершинная функция:
Читать полностью »

Самостоятельно обновляемые текстуры

Когда существует возможность распараллеливания симуляций или задач рендеринга, то обычно лучше всего выполнять их в GPU. В этой статье я объясню технику, использующую этот факт для создания впечатляющих визуальных трюков с низкими затратами производительности. Все эффекты, которые я продемонстрирую, реализованы при помощи текстур, которые при обновлении "рендерятся сами в себя"; текстура обновляется при рендеринге нового кадра, а следующее состояние текстуры полностью зависит от предыдущего состояния. На этих текстурах можно рисовать, вызывающая определённые изменения, а сама текстура прямо или косвенно может применяться для рендеринга интересных анимаций. Я называю их свёрточными текстурами.

Свёрточные текстуры - 1

Рисунок 1: двойная буферизация свёрточной текстуры

Прежде чем двигаться дальше, нам нужно решить одну проблему: текстуру нельзя считывать и записывать одновременно, такие графические API, как OpenGL и DirectX, не позволяют этого делать. Так как следующее состояние текстуры зависит от предыдущего, нам нужно как-то обойти это ограничение. Мне нужно выполнять чтение из другой текстуры, а не из той, в которой выполняется запись.

Решением является двойная буферизация. На рисунке 1 показано, как она работает: на самом деле вместо одной текстуры есть две, но в одну из них выполняется запись, а из другой производится чтение. Текстура, в которую выполняется запись, называется back buffer (вторичный буфер), а рендерящаяся текстура — front buffer (первичный буфер). Поскольку свёрточная тестура «записывается в саму себя», вторичный буфер в каждом кадре выполняет запись в первичный буфер, а затем первичный рендерится или используется для рендеринга. В следующем кадре роли меняются и предыдущий первичный буфер используется как источник для следующего первичного буфера.
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 »


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