Шейдер ландшафта и декали

Шейдер ландшафта и декали

Наконец-то добавил в Dagon специализированный материал для объекта Terrain – 4-канальный шейдер ландшафта, поддерживающий карты нормалей.

До этого также появилась поддержка отложенного рендеринга декалей (deferred decals) – текстур, проецируемых на статические объекты. При помощи декалей можно сделать на поверхностях различные следы, пятна, надписи, граффити, мелкий мусор и т.д. Для декалей поддерживаются карты нормалей, PBR и излучения света, так что они позволяют разнообразить сцену с высокой степенью реалистичности. Реализованы они путем блиттинга текстур в G-буфер – таким образом, декали могут быть отрисованы поверх уже отрендеренной геометрии с возможность смешивания цвета, нормалей и других атрибутов поверхности по альфа-маске. В демо-приложении Dagon декали используются для рендеринга следов игрока на земле:

Dagon 0.9.0 и dlib 0.15.0

На днях вышли новые версии Dagon и dlib – 0.9.0 и 0.15.0 соответственно. Релиз Dagon – самый крупный со времени портирования движка на современный OpenGL: он содержит 190 коммитов, практически весь рендерер был переписан заново. Вот краткий список изменений:

  • Состоялся переход с прямого рендеринга (forward) на отложенный (deferred). Это должно было рано или поздно произойти, все современные движки в той или иной мере используют отложенные эффекты. В Dagon этот рефакторинг серьезно улучшил производительность и позволил полноценно реализовать SSAO. Количество динамических источников света теперь ограничено только fillrate’ом видеокарты. Ценой стало повышенное потребление видеопамяти, также при отложенном рендеринге невозможно эффективно реализовать прозрачность, поэтому все прозрачные объекты рендерятся в прямом fallback-режиме, и для них не учитываются точечные источники света.
  • Система шейдеров была переписана с нуля. Старая система с бэкендами материалов была заменена на шейдеры, все избыточные классы материалов были объединены в один, создавать новые материалы и передавать шейдерам параметры стало значительно проще. Все шейдеры используют GLSL 4.0 Core, ветвление в шейдерах было заменено на uniform-подпрограммы, что повысило производительность и сделало код более читаемым. Материалы с пользовательскими шейдерами также рендерятся в прямом режиме.
  • Была серьезно улучшена система частиц: появилась поддержка мягких частиц, освещения, отбрасывания теней. Также теперь можно создавать несколько эмиттеров в каждой системе. Опционально в качестве частиц можно рендерить любые объекты вместо биллбордов.
  • Добавлена поддержка Screen space ambient occlusion (SSAO).
  • Добавлены шейдер воды по методу Себастьяна Лагарда и модель неба по Рэлею (экспериментально).
  • Dagon теперь использует BindBC вместо Derelict.
  • Добавлена поддержка автоматического деплоя: при каждой сборке Dub копирует в проект все необходимые файлы для запуска, включая DLL’ки под Windows.

Полный список изменений смотрите на странице релиза. Также было обновлено и демонстрационное приложение.

Изменения в dlib по большей части носят исправляющий и косметический характер: я решил постепенно избавиться от устаревших компонентов, в связи с чем следующие модули пометил как deprecated:

  • dlib.image.parallel
  • dlib.math.fixed
  • dlib.functional.quantifiers
  • функции map, filter, reduce в dlib.functional.range.

Следующие модули были удалены:

  • dlib.container.aarray
  • dlib.math.affine
  • dlib.core.fiber (временно перенесен в отдельную ветку до завершения windows-порта)

Нововведения включают:

  • dlib.text.unmanagedstring – альтернативная реализация строк, не использующая сборщик мусора
  • Улучшенные декодеры текстовых кодировок, модуль dlib.text.encodings.
  • Также dlib теперь может быть собран компилятором GDC (за исключением модуля dlib.math.sse, который в этом случае не будет доступен).

Полный список изменений – на странице релиза.

Dagon + BindBC

Dagon + BindBC

На днях произошло два крупных события. Во-первых, вышла бета-версия LDC 1.13.0, которая теперь тоже самодостаточна – для сборки 64-битных приложений не нужны библиотеки из Visual Studio. По умолчанию используется линкер LLD.

Во-вторых, я решил отказаться от Derelict в пользу новой разработки Aldacron’а – BindBC. Это фреймворк для создания динамических биндингов, не использующий классы и сборщик мусора (@nogc), и потому отлично вписывающийся в мои принципы разработки. Из других преимуществ – поддержка OpenGL 4.6 и SDL 2.0.9, простота использования (вместо неинтуитивных DerelictGL3.load() и DerelictGL3.reload() теперь просто loadOpenGL()) и более простая обработка ошибок без исключений.

Из других значительных нововведений в Dagon отмечу рендеринг воды, новый шейдер неба по модели Рэлея и автоматический деплой – Dub теперь копирует библиотеки и внутренние данные движка в папку с проектом после каждой сборки.

Планы на ближайшее будущее

Планы на ближайшее будущее

Давно не отчитывался по проектам, хотя за последние месяцы произошло довольно много интересного. Во-первых, я обзавелся новым, более мощным ноутбуком, который отлично тянет Dagon, так что отныне смогу работать над движком гораздо больше. Во время установки софта приятной неожиданностью стало то, что последние версии DMD из коробки линкуют 64-битные приложения под Windows в релизном режиме (dub build –build=release) без необходимости установки Visual Studio. Используется линкер LLD из состава LLVM и набор 64-битных библиотек из MinGW. Наконец-то эта позорная зависимость от продуктов MS устранена, и DMD можно считать полностью самодостаточным тулчейном!

Во-вторых, я вернулся к разработке dlib. В планах сейчас – чистка кода от устаревших и неиспользуемых модулей (подробности в Issues), завершение рефакторинга, связанного с ручным управлением памятью, и реализация пула потоков.

Что касается Dagon, то в настоящее время я работаю над новой системой шейдеров, которая в версии 0.9 заменит старый подход с абстрактными бэкендами материалов, значительно упростит создание новых шейдеров и передачу uniform-параметров. Состоится переход с GLSL 3.30 на 4.00, в убершейдерах будут задействованы шейдерные подпрограммы вместо ветвления. Также все шейдеры будут вынесены из D-кода в отдельные файлы, внедряемые на этапе компиляции, что упростит их отладку. На новую систему уже портирован forward-пайплайн. Вы можете следить за этой работой в ветке smartshader. В остальном разработка нового рендера практически завершена, и я надеюсь выпустить 0.9 до конца года.
Между тем, ветка 0.8 также была обновлена для совместимости со свежими версиями DMD и старыми версиями SDL и Freetype – см. Dagon 0.8.3 и dev_0.8.

Интерполяция на основе сигмоиды

Для одного из шейдеров на GLSL мне потребовалась “умная” интерполяция цветов с возможностью изменять резкость перехода от одного значения к другому – от полностью плавного (линейного) до дискретного. В итоге получилась вот такая функция, которую я вывел на основе рациональной сигмоиды – может быть, кому-то пригодится:


float sigmoid(float x, float k)
{
return (x + x * k - k * 0.5 - 0.5) / (abs(x * k * 4.0 - k * 2.0) - k + 1.0) + 0.5;
}

При k = 0 функция обращается в линейную, при k = 1 – разрывается в точке 0,5. Вы можете увидеть, как это работает, при помощи интерактивного графика на Desmos: https://www.desmos.com/calculator/s0cwcrtzvs.

Результат этой функции передается в привычный mix – то есть, вместо mix(c1, c2, t) пишем mix(c1, c2, sigmoid(t, k)). Получится, например, такое:

(градиенты гамма-скорректированы)