Привет, Хабр.
Постараюсь описать наш опыт и к чему мы пришли работая над игрой на ECS. Код приведен для LeoEcs Lite, но сами мысли очень общие. Буду рад критике и вашим мыслям.
@1vanKread-only
User
Всё что нужно знать про ECS
30 min
Привет, Хабр! В этой статье я расскажу всё, что знаю про Entity-Component-System и попытаюсь развеять различные предубеждения об этом подходе. Здесь вы найдете много слов о преимуществах и недостатках ECS, об особенностях этого подхода, о том как с ним подружиться, о потенциальных граблях, о полезных практиках, а также в отдельном разделе коротко посмотрим на ECS фреймворки для Unity/C#.
C++11 и обработка событий
50 min
Думаю, обработка событий как способ взаимодействия объектов в ООП, известен почти каждому, кто вообще хоть раз касался ООП. По крайнее мере, такой подход весьма удобен в весьма широком, на мой взгляд, спектре задач. Во многих языках программирования механизм обработки событий является встроенным; однако в C++ такого механизма нет. Давайте посмотрим, что можно с этим сделать.
Input lag во время рендеринга и как его побеждать
6 min
Привет всем. Многие из вас знакомы с лагом ввода. Это бывает, когда вас в очередной раз убивают в компьютерной игре, и вы кричите: «Ну я же нажал блок/атаку/уворот». Ну а затем джойстик летит в стену. Знакомо? Происходит это потому, что между нажатием клавиш и появлением результата на экране проходит значительное время. Фактически, когда вы смотрите в экран — вы видите прошлое состояние, которое может абсолютно не отражать действительность.Если вы разрабатываете собственную игру, или вообще занимаетесь рендером, и хотите уменьшить задержки ввода, то крайне советую заглянуть под кат.
Python изнутри. Введение
7 min
Tutorial
Translation
1. Введение2. Объекты. Голова
3. Объекты. Хвост
4. Структуры процесса
Помимо изучения стандартной библиотеки, всегда интересно, а иногда и полезно, знать, как язык устроен изнутри. Андрей Светлов (svetlov), один из разработчиков Python, советует всем интересующимся серию статей об устройстве CPython. Представляю вам перевод первого эпизода.
Мой друг однажды сказал мне: «Знаешь, для некоторых людей язык C — это просто набор макросов, который разворачивается в ассемблерные инструкции». Это было давно (для всезнаек: да, ещё до появления LLVM), но эти слова хорошо мне запомнились. Может быть, когда Керниган и Ритчи смотрят на C-программу, они на самом деле видят ассемблерный код? А Тим Бёрнерс-Ли? Может он сёрфит интернет по-другому, не так, как мы? И что, в конце концов, Киану Ривз видел в том жутком зелёном месиве? Нет, правда, что, чёрт побери, он там видел?! Эм… вернёмся к программам. Что видит Гвидо ван Россум, когда читает программы на Python?
Как id Software создавала Wolfenstein 3D на основе технологий из Commander Keen
7 min
Translation
Данная статья является фрагментом книги Game Engine Black Book: Wolfenstein 3D — подробного исследования, посвящённого истории, коду и разработке оказавшего огромное влияние на игровую отрасль шутера от первого лица про уничтожение нацистов.
В этой главе раскрываются истоки игры и рассказывается о том, как она была построена на фундаменте успеха и технологий игры Commander Keen, которая сама была построена из останков неудачной попытки продать Nintendo порт Mario 3 для PC.
Полную книгу, написанную автором и программистом Фабьеном Сангларом, можно приобрести в бумажном или цифровом виде.
В 1990 году небольшая компания Softdisk из Шривпорта (штат Луизиана) успешно вела дела на рынке shareware.
Предоставляя услуги распространения видеоигр по подписке, Softdisk создавала и каждый месяц рассылала по почте своим подписчикам новые игры. Бизнес шёл хорошо, но некоторые из сотрудников фирмы были более амбициозными.
Они думали, что им хватает умений увеличить масштаб и они хотели это доказать. Они создали новый способ программирования сайд-скроллинга и назвали эту технологию адаптивным обновлением тайлов (adaptive tile refresh). Она позволяла выполнять аппаратный скроллинг (прокрутку экрана) на PC, благодаря чему компьютер мог соперничать с NES. В начале 1990 годов они безостановочно работали по выходным над воссозданием Super Mario 3 на PC, чтобы продемонстрировать свои навыки Nintendo.
Unity: бесконечный процедурно генерируемый город, получаемый при помощи алгоритма WFC (коллапс волновой функции)
7 min
Translation
Привет, Хабр!
Как законодатели мод по теме Unity на российском рынке предлагаем вам почитать интересное исследование о практическом использовании алгоритма WFC (Wave Function Collapse), построенного по образу и подобию известного принципа квантовой механики и очень удобного при процедурной генерации уровней в играх. Ранее на Хабре уже публиковался подробный рассказ об этом алгоритме. Автор сегодняшней статьи Мариан Кляйнеберг рассматривает алгоритм в контексте трехмерной графики и генерации бесконечного города. Приятного чтения!
Как законодатели мод по теме Unity на российском рынке предлагаем вам почитать интересное исследование о практическом использовании алгоритма WFC (Wave Function Collapse), построенного по образу и подобию известного принципа квантовой механики и очень удобного при процедурной генерации уровней в играх. Ранее на Хабре уже публиковался подробный рассказ об этом алгоритме. Автор сегодняшней статьи Мариан Кляйнеберг рассматривает алгоритм в контексте трехмерной графики и генерации бесконечного города. Приятного чтения!
Обзор исходного кода Quake 3: Архитектура (Часть 1)
5 min
Translation
Так как у меня была одна неделя до моего следующего контракта, я решил закончить мой цикл статей id. После Doom,Doom Iphone, Quake1, Quake2, Wolfenstein iPhone и Doom3, я решил изучить код, который я еще не рассматривал: idTech3 — 3D движок Quake III и Quake Live. Внутри Quake: определение видимых поверхностей
17 min
Translation
Ветеран программирования трёхмерной графики Майкл Абраш на примере разработки первого Quake рассказывает о необходимости творческого мышления в программировании.
Много лет назад я работал в теперь уже не существующей компании-производителе видеоадаптеров Video Seven. Там я помогал в разработке клона VGA. Мой коллега Том Уилсон, долгие месяцы круглосуточно работавший над разработкой VGA-чипа Video Seven, стремился сделать VGA как можно более быстрым, и был уверен, что его производительность оптимизирована почти по максимуму. Однако когда Том уже вносил в конструкцию чипа последние штрихи, до нас донеслись слухи, что наш конкурент Paradise достиг ещё большей производительности в своём разрабатываемом клоне, добавив в него FIFO.
На этом слухи заканчивались — мы не знали, ни что это за FIFO, ни насколько он помог, ничего другого. Тем не менее, Том, обычно приветливый и расслабленный человек, превратился в активного, одержимого фанатика со слишком большим процентом кофеина в крови. Исходя из этих крупиц информации, он пытался выяснить, что же удалось сделать Paradise. В конце концов он пришёл к выводу, что Paradise вероятно вставил FIFO-буфер записи между системной шиной и VGA, чтобы когда ЦП выполнял запись в видеопамять, записываемые данные сразу же попадали в FIFO, и это позволяло ЦП продолжать обработку, а не простаивать каждый раз, когда он выполнял запись в память дисплея.
У Тома не было ни логических элементов, ни достаточно времени на реализацию полного FIFO, но ему удалось реализовать FIFO глубиной в одну операцию, что позволяло процессору обгонять VGA-чип на одну операцию записи. Том не был уверен, что это даст хорошие результаты, но это было единственное, что он смог сделать, поэтому он реализовал эту систему и передал чип в производство.
Оптимизация кода: память
12 min
Большинство программистов представляют вычислительную систему как процессор, который выполняет инструкции, и память, которая хранит инструкции и данные для процессора. В этой простой модели память представляется линейным массивом байтов и процессор может обратиться к любому месту в памяти за константное время. Хотя это эффективная модель для большинства ситуаций, она не отражает того, как в действительности работают современные системы.
В действительности система памяти образует иерархию устройств хранения с разными ёмкостями, стоимостью и временем доступа. Регистры процессора хранят наиболее часто используемые данные. Маленькие быстрые кэш-памяти, расположенные близко к процессору, служат буферными зонами, которые хранят маленькую часть данных, расположеных в относительно медленной оперативной памяти. Оперативная память служит буфером для медленных локальных дисков. А локальные диски служат буфером для данных с удалённых машин, связанных сетью.
Иерархия памяти работает, потому что хорошо написанные программы имеют тенденцию обращаться к хранилищу на каком-то конкретном уровне более часто, чем к хранилищу на более низком уровне. Так что хранилище на более низком уровне может быть медленнее, больше и дешевле. В итоге мы получаем большой объём памяти, который имеет стоимость хранилища в самом низу иерархии, но доставляет данные программе со скоростью быстрого хранилища в самом верху иерархии.
В действительности система памяти образует иерархию устройств хранения с разными ёмкостями, стоимостью и временем доступа. Регистры процессора хранят наиболее часто используемые данные. Маленькие быстрые кэш-памяти, расположенные близко к процессору, служат буферными зонами, которые хранят маленькую часть данных, расположеных в относительно медленной оперативной памяти. Оперативная память служит буфером для медленных локальных дисков. А локальные диски служат буфером для данных с удалённых машин, связанных сетью.
Иерархия памяти работает, потому что хорошо написанные программы имеют тенденцию обращаться к хранилищу на каком-то конкретном уровне более часто, чем к хранилищу на более низком уровне. Так что хранилище на более низком уровне может быть медленнее, больше и дешевле. В итоге мы получаем большой объём памяти, который имеет стоимость хранилища в самом низу иерархии, но доставляет данные программе со скоростью быстрого хранилища в самом верху иерархии.
Заглянем за кулисы разработки: подборка исходных кодов классических игр
10 min
Translation
Обожаю заглядывать за кулисы. Мне интересно, как делаются вещи. Мне кажется, что большинству людей это тоже интересно.
Исторически так сложилось, что видеоигры не делятся исходниками. Конечно, они ведь предназначены для игроков. Но для программистов там всегда есть, на что посмотреть. И некоторые игры всё-таки выпускали свои исходники. А я давно намеревался сделать такую подборку.
К сожалению, почти все игры – для PC. Найти исходники для консолей или аркад почти нереально, и большинство программистов не в курсе различий подходов к программам на платформах, отличных от PC.
Многие игры после выпуска исходников были улучшены и дополнены сообществом – я намеренно даю ссылки только на оригинальные исходники. Так что, если вас вдруг интересуют апгрейды – они могут существовать.
Многие игры были рассмотрены на сайте Fabien Sanglard. Если вам интересны подробности их работы, то пожалуйте к нему.
Можно заметить, что многие игры принадлежат id Software/Apogee. Совпадение? Не думаю. id славится открытостью и привычкой выпускать исходники. Старые коммерческие игры уже не имеют ценности и были бы потеряны – не лучше ли, чтобы кто-то учился чему-то полезному на их основе?
Итак, приступим (в хронологическом порядке):
Исторически так сложилось, что видеоигры не делятся исходниками. Конечно, они ведь предназначены для игроков. Но для программистов там всегда есть, на что посмотреть. И некоторые игры всё-таки выпускали свои исходники. А я давно намеревался сделать такую подборку.
К сожалению, почти все игры – для PC. Найти исходники для консолей или аркад почти нереально, и большинство программистов не в курсе различий подходов к программам на платформах, отличных от PC.
Многие игры после выпуска исходников были улучшены и дополнены сообществом – я намеренно даю ссылки только на оригинальные исходники. Так что, если вас вдруг интересуют апгрейды – они могут существовать.
Многие игры были рассмотрены на сайте Fabien Sanglard. Если вам интересны подробности их работы, то пожалуйте к нему.
Можно заметить, что многие игры принадлежат id Software/Apogee. Совпадение? Не думаю. id славится открытостью и привычкой выпускать исходники. Старые коммерческие игры уже не имеют ценности и были бы потеряны – не лучше ли, чтобы кто-то учился чему-то полезному на их основе?
Итак, приступим (в хронологическом порядке):
Дизайн низкополигональных персонажей
8 min
Translation
Персонаж — это личность. Без истории нет индивидуальности. Каждый хороший персонаж начинается с истории, а дизайн персонажа должен рассказать эту историю.
В своей предыдущей статье How To Make Low Poly Look Good я говорил, что главная цель низкополигонального (low poly) дизайна — донести сообщение через наименьшее количество форм.
Это особенно справедливо, когда вы создаёте низкополигонального персонажа. Нужно рассказать историю, использовав как можно меньше форм.
Изложенная ниже концепция подходит для дизайна персонажа игры, фильма, иллюстрации или любого другого личного проекта.
Я буду работать в Blender. В Maya, Max и других 3D-редакторах есть похожие инструменты, так что не беспокойтесь об этом.
Введение в процедурную анимацию
11 min
Translation
В этой серии статей мы познакомимся с инверсной кинематикой в видеоиграх. Перед началом нашего путешествия я расскажу о нескольких играх, в которых используются процедурные анимации, и о том, чем они отличаются от традиционных, основанных на ресурсах, анимаций.
GIF
Серия будет состоять из следующих частей:
- Часть 1. Введение в процедурную анимацию
- Часть 2. Математика прямой кинематики
- Часть 3. Реализация прямой кинематики
- Часть 4. Введение в градиентный спуск
- Часть 5. Инверсная кинематика для робота-манипулятора
- Часть 6. Инверсная кинематика щупалец
Часть 7. Инверсная кинематика лап паука
Как создать игру, если ты ни разу не художник
127 min
В жизни каждого программиста бывали моменты, когда он мечтал сделать интересную игру. Многие программисты эти мечты реализовывают, и даже успешно, но речь сейчас не о них. Речь о тех, кто любит играть в игры, кто (даже не имея знаний и опыта) и сам пытался их когда-то создавать, вдохновляясь примерами героев-одиночек, добившихся всемирной известности (и огромных прибылей), но в глубине души понимал, что тягаться с гуру игростроя ему не по силам.
И не надо…
C++ велосипедостроение для профессионалов
36 min
Классы, которые люди самостоятельно пишут, а потом копируют из одного проекта в другой, хотя они уже есть в стандартных библиотеках, в простонародье называются велосипедами. Первый вопрос, который возникает при встрече с таким «велосипедом» — зачем люди переписывают что-то заново? Вариантов может быть несколько.
Сегодня мы не будем говорить о том, что велосипеды — это плохо, это не обязательно так. Мы поговорим о том, что действительно плохо:
А также затронем «вредные» советы, обсудим новейшие практики программирования (C++ 11 и позднее), подумаем, что делать с «идеальным» велосипедом.
- Некоторые делают это для самообучения: берут класс стандартной библиотеки, пишут его сами с нуля, сравнивают то, что получилось, с тем, что есть в стандартной библиотеке — в процессе узнают для себя что-то новое.
- Некоторые проекты имеют особое требования к коду. В embedded-разработке принято работать без RTTI и без exception, поэтому части стандартной библиотеки, которые используют RTTI и exception, необходимо переписать без них.
- Редко, но бывает, когда велосипед пишут, потому что могут написать лучше, чем в стандартной библиотеке. Как правило, такие нововведения рано или поздно попадают в стандартную библиотеку.
- Другим только кажется, что они могут написать лучше, и таких людей больше. Но в процессе они обучаются, выясняют для себя что-то новое и что-то интересное открывают.
- Могут быть другие причины.
Сегодня мы не будем говорить о том, что велосипеды — это плохо, это не обязательно так. Мы поговорим о том, что действительно плохо:
- бездумно переносить устаревшие технологии 20-30-летней давности в современные проекты;
- пользоваться «вредными» бенчмарками и оптимизациями.
А также затронем «вредные» советы, обсудим новейшие практики программирования (C++ 11 и позднее), подумаем, что делать с «идеальным» велосипедом.
Цвет: от шестнадцатеричных кодов до глаза
16 min
Translation
Почему мы воспринимаем
background-color: #9B51E0 как этот конкретный фиолетовый цвет?
Долгое время я думал, что знаю ответ на этот вопрос. Но хорошенько поразмыслив, осознал значительные пробелы в своих знаниях.
Learn OpenGL. Урок 5.2 — Гамма-коррекция
10 min
Tutorial
Гамма-коррекция
Итак, мы вычислили цвета всех пикселей сцены, самое время отобразить их на мониторе. На заре цифровой обработки изображений большинство мониторов имели электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). Этот тип мониторов имел физическую особенность: повышение входного напряжение в два раза не означало двукратного увеличения яркости. Зависимость между входным напряжением и яркостью выражалась степенной функцией, с показателем примерно 2.2, также известным как гамма монитора.
Краткий курс компьютерной графики: пишем упрощённый OpenGL своими руками, статья 1 из 6
7 min
Tutorial
Содержание курса
- Статья 1: алгоритм Брезенхэма
- Статья 2: растеризация треугольника + отсечение задних граней
- Статья 3: Удаление невидимых поверхностей: z-буфер
- Статья 4: Необходимая геометрия: фестиваль матриц
- Статья 5: Пишем шейдеры под нашу библиотеку
- Статья 6: Чуть больше, чем просто шейдер: просчёт теней
Улучшение кода
Official translation (with a bit of polishing) is available here.
Постановка задачи
Цель этого цикла статей — показать, как работает OpenGL, написав его (сильно упрощённый!) клон самостоятельно. На удивление часто сталкиваюсь с людьми, которые не могут преодолеть первоначальный барьер обучения OpenGL/DirectX. Таким образом, я подготовил краткий цикл из шести лекций, после которого мои студенты выдают неплохие рендеры.
Итак, задача ставится следующим образом: не используя никаких сторонних библиотек (особенно графических) получить примерно такие картинки:
Внимание, это обучающий материал, который в целом повторит структуру библиотеки OpenGL. Это будет софтверный рендер, я не ставлю целью показать, как писать приложения под OpenGL. Я ставлю целью показать, как сам OpenGL устроен. По моему глубокому убеждению, без понимания этого написание эффективных приложений с использованием 3D библиотек невозможно.
Моделирование большого количества взаимодействующих друг с другом частиц
6 min
Tutorial
Рассмотрим ситуацию, когда необходимо обрабатывать столкновения между объектами. Как вы в этом случае поступите? Вероятно, самым простым решением будет проверить каждый объект с каждым другим объектом. И это правильное решение, и все будет замечательно до тех пор пока объектов не много. Как только их станет порядка нескольких тысяч, вы заметите, что все стало как-то медленно работать. А если частиц несколько десятков тысяч или сотен? Тогда все замрет. Вот здесь уже интересно, на какие хитрости и оптимизации вы пойдете, чтобы решить такую проблему.
Для простоты, будем рассматривать 2D случай, частицы круглые, радиус частиц у всех одинаковый.
1. Обзор алгоритмов
1.1. Полный перебор
1.2. Sweep & Prune
1.3. Регулярная сеть
2. Некоторые оптимизации
2.1. Sweep & Prune
2.2. Регулярная сеть
3. Сравнение скорости выполнения
4. Приложение (программа и исходный код)
5. Заключение
Для простоты, будем рассматривать 2D случай, частицы круглые, радиус частиц у всех одинаковый.
Содержание
1. Обзор алгоритмов
1.1. Полный перебор
1.2. Sweep & Prune
1.3. Регулярная сеть
2. Некоторые оптимизации
2.1. Sweep & Prune
2.2. Регулярная сеть
3. Сравнение скорости выполнения
4. Приложение (программа и исходный код)
5. Заключение
Как работает видеопроцессор
29 min
Translation
[Прим. пер.: оригинал статьи называется GPU Performance for Game Artists, но, как мне кажется, она будет полезной для всех, кто хочет иметь общее представление о работе видеопроцессора]
За скорость игры несут ответственность все члены команды, вне зависимости от должности. У нас, 3D-программистов, есть широкие возможности для управления производительностью видеопроцессора: мы можем оптимизировать шейдеры, жертвовать качеством картинки ради скорости, использовать более хитрые техники рендеринга… Однако есть аспект, который мы не можем полностью контролировать, и это графические ресурсы игры.
Мы надеемся, что художники создадут ресурсы, которые не только хорошо выглядят, но и будут эффективны при рендеринге. Если художники немного больше узнают о том, что происходит внутри видеопроцессора, это может оказать большое влияние на частоту кадров игры. Если вы художник и хотите понять, почему для производительности важны такие аспекты, как вызовы отрисовки (draw calls), уровни детализации (LOD) и MIP-текстуры, то прочитайте эту статью. Чтобы учитывать то влияние, которое имеют ваши графические ресурсы на производительность игры, вы должны знать, как полигональные сетки попадают из 3D-редактора на игровой экран. Это значит, что вам нужно понять работу видеопроцессора, микросхемы, управляющей графической картой и несущей ответственность за трёхмерный рендеринг в реальном времени. Вооружённые этим знанием, мы рассмотрим наиболее частые проблемы с производительностью, разберём, почему они являются проблемой, и объясним, как с ними справиться.