Когда-то было огромным событием появление на графическом процессоре модуля мультитекстурирования или аппаратного преобразования и освещения (T&L).
Настройка конвейера с фиксированными функциями была магическим шаманством.
А те, кто умел включать и использовать расширенные возможности конкретных чипов посредством хаков API D3D9, считали себя познавшими Дзен.
Но время шло, появились шейдеры.
Поначалу они были очень ограничены как по функционалу, так и по длине.
Тогда появляется все больше и больше возможностей, больше инструкций, более быстрое выполнение.
Появились вычислительные технологии (CUDA, OpenCL, DirectCompute), и сфера применения мощности видеокарт стала стремительно расширяться.
В этой серии (надеюсь) статей я постараюсь рассказать и показать, как «необычно» можно использовать возможности современного графического процессора при разработке игр, помимо графических эффектов.
Первая часть будет посвящена системе анимации.
Все, что описано, основано на практическом опыте, реализовано и работает в реальных игровых проектах.
Ох, снова анимация.
Об этом уже сто раз написано и описано.
Что тут такого сложного? Упаковываем костные матрицы в буферы/текстуры и используем их для скиннинга в вершинном шейдере.
Это было описано еще в GPU Gems 3 (Глава 2. Анимированный рендеринг толпы) .
И реализовано в последнее время Презентация Unite Tech .
Можно ли сделать это по-другому?
Техническая демо от Unity
Много хайпа, но так ли это круто? На хабе есть статья , где подробно описано, как создается и работает скелетная анимация в данной технической демонстрации.Параллельная работа — это все хорошо, мы ее не рассматриваем.
Но нам нужно выяснить, что и как там находится, с точки зрения рендеринга.
В масштабном сражении сражаются две армии, каждая из которых состоит из… одного типа юнитов.
Скелеты слева, рыцари справа.
Сорт так себе.
Каждый юнит состоит из 3 LODов (~300, ~1000, ~4000 вершин каждый), а на вершину влияют только 2 кости.
Система анимации состоит всего из 7 анимаций для каждого типа юнитов (напомню, что их уже 2).
Анимации не смешиваются, а переключаются дискретно из простого кода, который выполняется в job'ax, на что акцентируется внимание в презентации.
Никакой государственной машины нет. Когда у нас есть два типа сетки, мы можем нарисовать всю эту толпу за два экземпляра вызова отрисовки.
Скелетная анимация, как я уже писал, основана на технологии, описанной еще в 2009 году.
Инновационный? Хм.
Прорыв? Эм.
Подходит для современных игр? Ну разве что похвастаться соотношением фпс к количеству юнитов.
Основные недостатки такого подхода (предварительного запекания матриц в текстуры):
- Зависимость от частоты кадров.
Если вам нужно вдвое больше кадров анимации, удвойте объем памяти.
- Никакого смешивания анимации.
Конечно, их можно сделать, но в шейдере скиннинга образуется сложная путаница логики смешивания.
- Нет подключения к конечному автомату Unity Animator. Удобный инструмент для настройки поведения персонажа, который можно подключить к любой системе скиннинга, но в нашем случае из-за пункта 2 все очень усложняется (представьте, как смешать вложенные BlendTrees).
GPS
Система анимации на базе графического процессора.Я только что придумал название.
К новой системе анимации предъявлялось несколько требований:
- Работайте быстро (ну это понятно).
Вам нужно анимировать десятки тысяч различных юнитов.
- Быть полным (или почти) аналогом анимационной системы Unity. Если там анимация выглядит вот так, то и в новой системе она должна выглядеть точно так же.
Возможность переключения между встроенными системами CPU и GPU. Это часто необходимо для отладки.
Когда анимации «глючат», то перейдя на классический аниматор можно понять: это глюки новой системы или конечного автомата/самой анимации.
- Все анимации настраиваются в Unity Animator. Удобный, проверенный, а главное готовый к использованию инструмент. Мы будем производить велосипеды в другом месте.
Мы не будем использовать матрицы.
Современные видеокарты хорошо работают с циклами и помимо float поддерживают int, поэтому работать с ключевыми кадрами мы будем как на процессоре.
Давайте рассмотрим пример анимации в модуле Animation Viewer: 
Вы можете видеть, что ключевые кадры задаются отдельно для положения, масштаба и вращения.
Для каких-то костей их нужно много, для каких-то всего несколько, а для тех костей, которые не анимируются отдельно, просто задаются начальный и конечный ключевые кадры.
Позиция — Vector3, кватернион — Vector4, масштаб — Vector3. У нас будет одна общая структура ключевых кадров (для упрощения), поэтому нам нужно 4 числа с плавающей запятой, чтобы соответствовать любому из вышеперечисленных типов.
Нам также нужны InTangent и OutTangent для корректной интерполяции между ключевыми кадрами в соответствии с кривизной.
Ах да, и не забывайте о нормализованном времени:
Теги: #Разработка игр #unity #Работа с 3D-графикой #GPGPU #рендеринг #разработка игрstruct KeyFrame {
-
Исправить Ошибки Реестра
19 Oct, 24 -
Карта Интернет-Сообществ 2.0
19 Oct, 24 -
Метаконтекст. Бесплатные Семинары От Мета
19 Oct, 24
