Deferred Texturing для ландшафта

Еще одной новинкой в Dagon 0.14 станет довольно интересная и нетипичная техника, которую я еще не встречал в готовых реализациях — Deferred Texturing (отложенное текстурирование) для ландшафта.

Когда у меня в движке появилась поддержка ландшафтов, я не стал особо мудрить и сделал для них простейший шейдер, к которому подключаются до четырех текстур, причем для них пришлось сделать специальные свойства у материала, что выглядело не очень эстетично с точки зрения дизайна API. Также этот шейдер не поддерживал текстуры шероховатости и металличности, что делало его неполноценным по сравнению с остальными компонентами рендера. Техника Deferred Texturing, описанная Натаном Ридом, практически идеально вписалась в мой пайплайн и полностью решает эти две старые проблемы.

Основная идея заключается в том, чтобы вынести процесс наложения каждой текстуры в отдельный проход. Чтобы не рендерить сетку ландшафта по нескольку раз, мы запекаем геометрические данные в G-буфер, как в обычном отложенном рендере — отличие в том, что нам при этом нужно сохранять только интерполированные вершинные нормали и текстурные координаты ландшафта.

Полученные буферы вместе с PBR-текстурами (карта нормалей, base color, roughness, metallic) скармливаем текстурирующему проходу, который рисует экранный квад и записывает значения уже в обычный G-буфер. Для вычисления финальных нормалей используются значения из буфера нормалей ландшафта (плюс глубина, которую я сохраняю как альфа-канал буфера нормалей — она нужна для реконструирования eyespace-позиции пикселя). PBR-текстуры сэмплируются UV-координатами из буфера. Чтобы экранный квад не перезаписывал значения, уже сохраненные в G-буфере, нужно отсекать пиксель по маске, которую я храню в Z-канале буфера текстурных координат — 0 означает, что в данной точке нет ландшафта, 1 — есть.

Текстурирующий проход срабатывает несколько раз подряд — по количеству слоев текстур, которые я храню в специальном многослойном материале, каждый слой которого сам является отдельным материалом. Проход рисует в режиме альфа-смешивания, альфа-канал для прохода хранится в слое как отдельная текстура. Что самое интересное, прозрачность можно анимировать/клиппить и таким образом создать эффект плавного перехода одной текстуры в другую — например, постепенного покрытия ландшафта снегом. Возможности открываются самые широкие!

ImGui

В следующей версии Dagon появится экспериментальная интеграция популярного UI-тулкита ImGui на основе биндинга bindbc-imgui — очень интересный инструмент, я только начал его изучать, но уже многое нравится. Удивил большой выбор готовых виджетов.

Nuklear при этом никуда из движка не денется, оба тулкита будут сосуществовать в виде двух отдельных расширений.

Новости по проектам

Долго не писал в блог — не потому, что не о чем, а просто в последнее время психическое состояние не располагало к публичности. Ушел в себя, в рефлексию и размышления. Не могу отрицать, что энтузиазм по хобби-проектам у меня уже не тот, что раньше. Стало сложно сохранять прежний настрой, и вообще очень многие вещи в жизни отошли на второй план. Но я не бросаю D, не бросаю работу над движком — просто в данный момент пишу код небольшими итерациями, насколько хватает кратковременных состояний потока.

Из нового: практически доделал рефакторинг системы загрузки текстур в Dagon (ветка texture). Текстуры из DDS теперь загружаются напрямую, без создания промежуточных объектов SuperImage. Также 2D-текстуры и кубические карты объединены в один класс Texture, и работать с ними стало проще — например, загрузка карты окружения на стороне пользователя теперь выглядит одинаково как для кубической карты из DDS, так и для равнопромежуточной карты HDR. А еще появилась поддержка формата сжатия ASTC.

Обновил и выложил на GitHub свой старый программный растеризатор MiniGL. Попутно внес несколько улучшений — например, теперь конвейер поддерживает «шейдеры»: можно задать функции D, которые выполняются при обработке вершины и пикселя. Я не знаю, кому и для чего эта штука может пригодиться в 2022 году, но писать ее было весело, и код получился довольно наглядный и компактный — меньше 1000 строк, так что это как минимум хороший пример использования dlib.

И, наконец, около месяца у меня ушло на доработку одного интересного инструмента, не связанного с D, о котором я напишу подробнее в одном из следующих постов.

Обращение к пользователям dlib, Dagon и других моих публичных проектов в связи с происходящими событиями

Я, Тимур Гафаров, создатель и мэйнтейнер dlib, Dagon, bindbc-wgpu, bindbc-newton, bindbc-soloud и др., в настоящее время живу в России без возможности в обозримом будущем покинуть эту страну.

В целях личной безопасности, не буду сейчас комментировать саму ситуацию и делать заявления, которые могут быть расценены как политические. Скажу только, что при работе над свободным ПО между людьми не должно быть границ, политика не должна мешать людям во всем мире делиться знаниями, создавать нечто новое, решать интеллектуальные задачи.

Тем не менее, реальность такова, что разработчики из России в любой момент могут оказаться отрезанными от мирового сообщества СПО. Это серьезно повлияет на проекты, в которых они принимают участие. Я искренне надеюсь, что этого не произойдет. В противном случае я, к моему огромному сожалению, не смогу управлять разработкой dlib, Dagon и других моих пакетов в реестре Dub. В отсутствие сопровождения эти пакеты будут постепенно терять актуальность. Также у меня пока нет уверенности, что я смогу получать финансирование через Patreon и PayPal.

До ухудшения ситуации, пока у меня есть доступ к GitHub и реестру пакетов, я продолжаю сопровождение dlib и Dagon, в настоящее время уделяя этому минимум своего свободного времени. Я на неопределенный срок приостанавливаю разработку dlib 2.0 и новых версий Dagon из-за негативного психологического фона и неясной картины будущего. В случае катастрофического развития событий я не обещаю, что смогу посвящать проектам даже минимальные время и силы.

В связи с этим, я с сегодняшнего дня не рекомендую использовать dlib, Dagon и другие мои пакеты в качестве критических зависимостей в важных программных продуктах. Кто хочет взять активную разработку на себя, создать форк — буду только рад. Пожалуйста, не делайте pull request’ы с большим количеством коммитов, существенными изменениями и новыми фичами, которые мне придется читать и проверять — у меня для этого может физически не оказаться возможности. Если у меня сохранится доступ к GitHub, я, скорее всего, увижу ваш форк и сам сделаю слияние, как только смогу.

P.S. Я в срочном порядке выпустил Dagon 0.13.0.

P.P.S. Облачная папка с примерами Dagon (Sponsor Folder), которая была ранее доступна только для подписчиков на Patreon, теперь открыта для всех.

DagoBan

DagoBan возвращается! Игра, изначально написанная Mateusz Muszyński в целях демонстрации возможностей тулкита Nuklear в Dagon, недавно была портирована мной на актуальную версию движка. Сборку для Windows можно скачать здесь.

Напомню, DagoBan — это мини-клон Sokoban на D со встроенным редактором уровней.

Dagon 0.12

Вышла новая версия движка Dagon. Главное нововведение в этом релизе — поддержка моделей в формате glTF (gltf+bin). glTF представляет собой текстовое описание трехмерной сцены на основе JSON, хранящее всю информацию, необходимую для ее отрисовки (граф, материалы, текстуры и т.д.). Главной особенностью glTF является лейаут, оптимизированный по скорости загрузки — для передачи в графические API данные из glTF практически не нужно декодировать или конвертировать, поэтому сцены загружаются очень быстро.

Также значительно улучшен загрузчик текстур в формате DDS. Список поддерживаемых пиксельных форматов расширился (в частности, 32- и 16-битными RGBA с плавающей запятой), появилась поддержка кубических карт и mip-уровней. К примеру, теперь стало возможно загружать кубические карты с предрассчитанными зеркальными лепестками (specular lobes) для разных уровней шероховатости. Декодирование неигровых форматов изображений (PNG, JPEG и др.) в Dagon теперь осуществляется при помощи библиотеки stb_image, что в разы ускорило загрузку ресурсов. Как бесплатный бонус — появилась поддержка формата PSD.

Добавлен новый эффект постобработки Depth of Field (расфокусированность) с реалистичным боке и настройками оптики. Исправлены некоторые баги постобработки и отложенных эффектов — в частности, устранен артефакт «черных точек».

На смену встроенному физическому движку dmech идет привязка к Newton Dynamics, реализованная как расширение dagon:newton (подключается к проекту как отдельная зависимость). Newton предоставляет отличный компромисс между производительностью и стабильностью симуляции, поддерживает все стандартные геометрические тела, а также поддержку физики для ландшафтов и произвольных объектов (автоматически генерирует выпуклые оболочки для мешей).

Dagon теперь использует SDL 2.0.14.

Dagon и EARenderer

На YouTube появилось видео со сравнением двух рендер-движков, для D и C++ — Dagon и EARenderer.

Быстрая загрузка текстур

Декодирование некоторых форматов текстур (PNG, JPEG и др.) в Dagon теперь осуществляется при помощи библиотеки stb_image, что в разы ускорило загрузку игровых ресурсов. Как бесплатный бонус — появилась поддержка формата PSD.

Декодирование HDR и DDS по-прежнему основывается на функциях dlib.image. В будущем хочу также добавить декодер KTX, нового формата текстур от Khronos.