3D-движок и "Minecraft в OpenComputers" (аналог OpenGL, динамическое освещение, рейкастинг и т.д.)

[ECS 1 903]

 

Команда для установки:

pastebin run LcurLpLE

Инсталлер загрузит массу необходимых библиотек, а само приложение имеет название "3DTest.lua", загружаясь в текущую директорию.

 

Немного истории:

 

Сидели мы зимними вечерами с товарищами, кодили всякую чушь - и пришла в голову мысля о потенциальной возможности рендера реалистичной 3д-графики на всем нам известном моде. Попотели пару недель, и в итоге получилось вот это.

 

Прежде всего нами была написала библиотека для рендеринга статичных сцен с поддержкой перспективной коррекции, динамического освещения, текстурирования и z-буферизации кадра. Пришлось вспоминать школьный курс векторной математики и немного гуглить, но в целом ничего сложного тут нет. По сути у нас получился упрощенный OpenGL, оптимизированный для работы на низкопроизводительных машинах.

 

Далее мы написали сам игровой движок с громким названием PolyCatEngine, позволяющий создавать произвольные меши любых форм с индивидуальными координатыми системами и свойствами материалов, реализующий виртуальную камеру и триангулярный рейкастинг. Под самый конец мы реализовали воксельную структуру а-ля Minecraft, симулирующую кубический мир с возможностью установки и удаления "блоков". В качестве финального штриха мы добавили приятный пользовательский интерфейс для взаимодействия с возможностями движка, работающий на ООП-стилизованной библиотеке GUI. Сама отрисовка графики реализована на нашей уже выложенной на форуме библиотеке тройной буферизации.

 

Вот несколько примеров визуальных возможностей движка:

 

 

Как результат мы имеем довольно приятную картинку и сносную производительность на мощных серверах (около 7 реальных FPS в зависимости от конкретной машины). Программа требует всего лишь 1.5 МБ оперативной памяти, однако рекомендуется запускать ее на серверных стойках с 4 планками памяти уровня 3.5 для получения максимального комфорта и увеличения максимального количества объектов сцены.

 

Все сырцы доступны на GitHub, прикладываю основные ссылки для интересующихся:

• Библиотека DoubleBuffering
• Библиотека OpenComputersGL
• Библиотека PolyCatEngine
• Библиотека Vector
• Библиотека Matrix
• Библиотека GUI
• Библиотека Windows
• Сама программа

 

Возможности программы:

 

С помощью клавиатуры осуществляется навигация камеры, с помощью мыши устанавливаются и удаляются блоки в мире. В правой части экрана вы можете выбрать различные опции рендера - к примеру, включив полигональную сетку или подсветку вершин.

 

 

Также вы можете выбрать цвет текущего устанавливаемого блока:

 

 

 

Имеется возможность добавления неограниченного количества источников освещения, каждый из которых имеет индивидуальные параметры дистанции шейдинга и яркости:

 

 

В качестве приятного бонуса имеется возможность мониторинга расхода оперативной памяти и изменения цвета фона сцены. В левой части экрана отображается отладочная информация и описание горячих клавиш программы:

 

 

Напоследок добавлю, что результирующая производительность сильно зависит от пинга и мощности сервера/домашнего ПК игрока, так что шокирующих результатов от этого ждать все же не стоит. Как бы то ни было, желаю вам приятного пользования. 

Изменено 18 марта, 2017 пользователем ECS

[Laine_prikol 48]

Эпично, конечно опенкомутерс не предназначен для таких вещей

[ECS Автор темы 1 903]

Эпично, конечно опенкомутерс не предназначен для таких вещей

 

Сложно сказать наверняка, для чего он предназначен. Имхо, если софтина пашет с достаточной производительностью, не вызывая нервного тика - то она вполне пригодна для мода. Хотя тут, конечно, можно довольно долго философствовать.

[Quant 442]

3D на "микроконтроллерах" - это круто.  Можно отказаться от проектора и использовать обычный монитор.

[eu_tomat 2 154]

3D на "микроконтроллерах" - это круто.  Можно отказаться от проектора и использовать обычный монитор.

Разве микроконтроллеры умеют работать с периферией?

[1Ridav 1 049]

Реализация порадовала, мне нравится!

Шейдерные скрипты поддерживаются? Имею в виду векторные и пиксельные шейдеры

[Doob 2 749]

Если загружать мир и необходимые параметры, разбивать кадр на несколько частей и рендерить на нескольких компах, тогда не так сильно будет влиять ограничение процессоров и разрешение можно сделать больше, хотя бордюры у мониторов будут все портить.

 

Но как по-мне, эффективней рендерить на реальном сервере, подавая готовую картинку опенкомпам через интернет карту. Таким образом, опенкомп будет освобожден от уймы вычислений и занят только отрисовкой. Чтобы повысить интерактивность можно снизить пинг - производить вычисления на той же машине, на которой работает MC сервер.

Изменено 19 марта, 2017 пользователем Doob

[ECS Автор темы 1 903]

Реализация порадовала, мне нравится!

Шейдерные скрипты поддерживаются? Имею в виду векторные и пиксельные шейдеры

 

Не-а, увы. Вершинные шейдеры можно без проблем запилить, на производительности не сильно скажется. С пиксельными уже беда, даже не смотря на то, что в плане оптимизаций тут вылизано все, вплоть до каждой мат. операции.

 

Если загружать мир и необходимые параметры, разбивать кадр на несколько частей и рендерить на нескольких компах, тогда не так сильно будет влиять ограничение процессоров и разрешение можно сделать больше, хотя бордюры у мониторов будут все портить.

 

Но как по-мне, эффективней рендерить на реальном сервере, подавая готовую картинку опенкомпам через интернет карту. Таким образом, опенкомп будет освобожден от уймы вычислений и занят только отрисовкой. Чтобы повысить интерактивность можно снизить пинг - производить вычисления на той же машине, на которой работает MC сервер.

 

Пробовал, и не я один. Объединение компов в расчетный кластер невозможно по той лишь причине, что низкая скорость обмена данными между компами не компенсируется увеличенной производительностью. Как вариант - можно использовать постоянное TCP-соединение для пересылки информации на внешний сервер и наоборот, это будет значительно быстрее. Аналогичная ситуация с низкой скоростью передачи возникает через обработку информации на внешнем сервере.

 

Кроме того, не забываем, что основная нагрузка не в скорости расчета местных ЦП, а в сильно ограниченных ресурсах GPU. Частично их компенсирует тройная буферизация, но все же магии тут ждать не стоит.