Обновления

Улучшения в Dagon

Выход Dagon 0.19 уже не за горами, релиз планируется большой – накопилось множество изменений в различных частях движка.

dmech, мой старый физический движок, включает продвинутые алгоритмы проверки столкновений, которые до недавнего времени пропадали зря (в частности, Minkowski Portal Refinement и солвер Джонсона) – я решил исправить этот недочет и добавить их в Dagon в качестве пакета dagon.collision. В данный момент он поддерживает обнаружение пересечений между любыми выпуклыми телами и проверку пересечения выпуклого тела с лучом.

Продолжаю работу над упрощенным рендером, о котором уже писал ранее. Появились билборды и универсальная ортографическая проекция: теперь можно, к примеру, легко сделать изометрическое 3D со спрайтовой графикой, как на скриншоте. Среди прочих улучшений – рефакторинг компонента FreeviewComponent и улучшенный контроллер персонажа Newton (появилась поддержка приседания). Оптимизирован deferred-рендер, сокращено количество переключений кадровых буферов. Добавлен новый встроенный примитив – цилиндр.

BindBC-GLSLang

Написал биндинг к glslang, референсному компилятору GLSL от Khronos – можно генерировать модули SPIR-V для WebGPU-приложений прямо в D, без использования внешнего ПО.

https://github.com/gecko0307/bindbc-glslang

Раздел со статьями

Добавил раздел “Статьи” для быстрого доступа к ним. Там, в основном, написанное за последние 10 лет и доступное онлайн, так как более ранние мои материалы публиковались еще в PDF-версии журнала “FPS” и бумажных изданиях – ссылки на них поставить затруднительно.

std140: статическая валидация структур

std140 – самый платформонезависимый лейаут uniform-блоков. Если вы передаете параметры в шейдер структурами, а не по одному, то лучше использовать именно его. Конечно, у переносимости есть своя цена: стандарт предусматривает несколько ограничений, самое известное из которых – выравнивание по 16 байтам. То есть, все поля структуры должны быть по размеру кратны 16 байтам. Например, если это вектор – то vec4, если матрица – то mat4. Некратные 16 байтам типы (float, int и др.) также можно использовать, но их необходимо выравнивать вручную – то есть, одиночный float пойдет все равно как vec4. Использование невыровненных данных приводит к тому, что в шейдере считываются неправильные значения, и это вызывает недоумение у начинающих.

Благодаря CTFE и статической интроспекции в D можно проверять структуры на соответствие этому правилу на этапе компиляции – все необходимое есть в std.traits:

import std.traits;

bool fieldsAligned(T, alias numBytes)()
{
    static if (is(T == struct))
    {
        alias FieldTypes = Fields!T;
        
        static foreach(FT; FieldTypes)
        {
            static if (FT.sizeof % numBytes != 0)
                return false;
        }
        
        return true;
    }
    else return false;
}

alias Std140Compliant(T) = fieldsAligned!(T, 16);

Теперь можно делать так:

import dlib.math.vector;
import dlib.math.matrix;

struct Uniforms
{
    Matrix4x4f modelViewMatrix;
    Matrix4x4f normalMatrix;
    Vector4f worldPosition;
    float someParameter; // Will not compile, use Vector4f instead
}

static assert(Std140Compliant!Uniforms,
    Uniforms.stringof ~ " does not conform to std140 layout");

Возникает вопрос, почему бы просто не делать align(16)? Можно!

struct AlignedUniforms
{
  align(16):
    float a;
    Vector3f b;
    Matrix4x4f c;
}

Преимуществом такого подхода является право использовать любые типы для полей, но это неэффктивно: например, вместо того, чтобы впустую расходовать три байта после a, можно было бы упаковать a вместе с b в один 16-байтный вектор. Поэтому я лично не фанат автоматического компиляторного выравнивания – лучше это делать вручную, защитившись от ошибок необходимыми статическими проверками.

Обновления

bindbc-newton 0.3.2

Небольшой исправляющий релиз, который фиксит список путей к Newton под Linux.

https://github.com/gecko0307/bindbc-newton/releases/tag/v0.3.2

dlib2 компилируется под WASM

Поддержка Web Assembly в LDC существует достаточно давно, и я когда-то уже делал экспериментальный мини-проект – приложение с треугольником, рисующимся через OpenGL ES, которое можно скомпилировать как под десктоп, так и в WASM-модуль. Для этой работы пришлось написать минимальную замену стандартной библиотеке, поскольку поддержка WASM в Phobos чуть более, чем никакая. Надеюсь изменить эту ситуацию в dlib2 – dcore уже сейчас можно собрать под WASM!

Например, вот такой “Hello, World” на десктопе печатает в стандартный вывод, а в браузере – в консоль, причем с поддержкой UTF-8:

module main;

import dcore.stdio;

extern(C):

void main()
{
    // Minimal cross-platform betterC application.
    // Will print to stdout on desktop and to the console in browser.
    
    printf("Hello from D! Привет из D!\n");
}

В ближайшее время напишу пост по статусу dlib2 и всем деталям планируемых фич.

Багфиксы и улучшения в MiniGL

Актуализировал и чуть доработал MiniGL, мой программный растеризатор. Исправил альфа-смешивание, а также теперь можно отключить запись и чтение z-буфера для отрисовки экранных спрайтов. Обновил также демонстрационное приложение – теперь это почти готовый движок для коридорных ретро-шутеров: есть проверка столкновений со стенами, стрельба магией и спрайт оружия.

Упрощенный рендеринг

По мере усложнения стандартного рендер-движка Dagon, повышаются и системные требования – в данный момент он требует довольно мощную видеокарту геймерского класса, желательно NVIDIA. Но, поскольку далеко не все игры обязаны иметь топовую графику, неплохо предусмотреть в движке некий облегченный режим, оптимальный для казуальных жанров и стилизации под ретро, где не нужен сложный пайплайн с реалистичным освещением и PBR. В Dagon рендер уже давно структурно вынесен в отдельную систему, которую можно модифицировать и даже полностью заменять, не трогая остальной код движка – модель данных сцены и менеджер ресурсов в Dagon полностью независимы от рендера. Это позволило без особых сложностей добавить упрощенный рендер-движок SimpleRenderer, который вы можете создать в вашем классе игры (на базе Game или Application) и заменить им стандартный DeferredRenderer.

SimpleRenderer полностью переопределяет рендеринг объектов. Здесь по умолчанию нет физически обоснованных источников света, карт окружения и т.д. – за освещение отвечает простейшая модель Блинна-Фонга, которая в данный момент работает с одним глобальным направленным источником света (environment.sun текущей сцены). Нет normal mapping’а и прочих эффектов материала – учитывается только baseColorFactor/baseColorTexture. Но зато вы можете назначить вашим материалам любой шейдер с любыми эффектами – в DeferredRenderer такой возможности нет (все объекты с пользовательскими шейдерами трактуются как forward и рендерятся отдельно, после всех deferred-проходов). Также в этой системе поддерживаются слои, что позволяет явным образом задавать порядок рендеринга группам объектов – например, можно занести все прозрачные объекты в отдельный слой, который рисуется поверх дефолтного.

SimpleRenderer отлично подойдет для создания игр для low-end железа, он будет работать даже на самых слабых системах.

Бокс-проекция

Добавил в Dagon поддержку бокс-проекции для световых зондов окружения (EnvironmentProbe). Техника старая, но никем не отмененная – а главное, хорошо сочетается с deferred-рендером!

Стандартный environment mapping предполагает, что стенки виртуальной среды, с которой считывается освещение, бесконечно удалены от объектов сцены. Это допущение работает для открытого пространства, но не годится для интерьера. Бокс-проекция корректирует сэмплинг из карты окружения так, что результат выровнен по сторонам бокса заданного размера, благодаря чему минимумом ресурсов достигается сносного качества непрямое освещение в интерьере (если, конечно, карта окружения 1 в 1 совпадает с моделью комнаты). Это эффективный способ аппроксимировать локальный GI в ограниченном пространстве: окружение интерьера, с которого рендерилась карта, статичное, но любые другие объекты могут быть динамическими. При трансформации камеры или объекта внутри комнаты, отражения соответствующим образом меняются, причем как зеркальные, так и диффузные.

Получается даже имитировать объемные источники света! На скриншотах ниже нет ничего, кроме параллельного источника света для солнца и двух статичных карт окружения – для улицы и для интерьера. Отражения окон и светящегося блока на полу получаются автоматически:

Главным минусом техники является то, что создать под нее правильную карту не очень просто – нужно учитывать различия в координатных системах.