В Google AI продемонстрировали Chimera Painter, модель машинного обучения (ML), которая может рендерить изображения химер и других игровых существ по исходному контуру. Chimera Painter добавляет элементы и текстуры к контуру, разделенному метками частей тела, такими как «крылья» или «когти», когда пользователь нажимает кнопку «преобразовать».

Самый популярный в интернете сервис для хостинга слайдов SlideShare вчера объявил о самом значительном изменении в своей истории. Презентации и документы в форматах PowerPoint, PDF, Keynote или OpenOffice теперь рендерятся и отображаются в HTML5 вместо Flash.



Разработчики говорят, что пять лет назад и представить было невозможно создание сервиса вроде Youtube или SlideShare без использования Flash, но теперь веб наконец-то созрел для этого.

Имея опыт разработки на одном из высокоуровневых языков программирования, а также интерес к задачам из различных областей информатики, я наконец нашел возможность овладеть еще одним инструментом — языком программирования С. Исходя из собственного опыта — знания лучше усваиваются, если применять их для решения практических задач. Поэтому, было решено реализовать с нуля Ray tracing рендер (поскольку увлекаюсь компьютерной графикой ещё со школьных времен).

В данной статье хочу поделиться собственным подходом и полученными результатами.

Серия игр Metal Gear получила мировое признание после того, как почти два десятилетия назад Metal Gear Solid стала бестселлером на первой PlayStation.

Игра познакомила многих игроков с жанром «тактического шпионского экшена» (tactical espionage action), название которого придумал создатель франшизы Хидео Кодзима.

Но лично я впервые играл за Снейка не в этой части, а в Ghost Babel, спин-оффе для консоли GBC, менее известной, и тем не менее превосходной игре с впечатляющей глубиной.

Последняя часть франшизы, Metal Gear Solid V: The Phantom Pain, была выпущена в 2015. Благодаря движку Fox Engine, созданному Kojima Productions, она подняла всю серию на новый уровень визуального качества.

Представленный ниже анализ основан на PC-версии игры с максимальными настройками графики. Часть изложенной здесь информации уже стала достоянием публики после доклада «Photorealism Through the Eyes of a FOX» на GDC 2013.

Найдите отличие

Посмотрите на эти две картинки — видите разницу?

Если хорошо приглядеться, можно заметить, что они слегка отличаются. На картинке справа:

1. Тень больше
2. Градиент темнее
3. Слово «in» на первой строчке, а не на второй

Левая картинка — скриншот из Sketch, а правая — представление этого же дизайна на iOS. Такие разночтения появляются при рендере изображения. Шрифты, межстрочный интервал, радиус тени, параметры цветов и градиентов и все прочие константы у них абсолютно одинаковые.

Как видите, некоторые аспекты исходного дизайна могут быть утеряны при переводе файла-макета в собственно код. Ниже мы рассмотрим некоторые из этих нюансов, чтобы вы знали, на что нужно обращать внимание и как исправить ситуацию.

Технический директор Croteam Ален Ладавач, участвовавший в разработке Serious Sam и Talos Principle, рассказывает, как ему удалось найти причину торможения графики даже на самых мощных машинах.

Наконец-то появилось объяснение того, почему некоторые игры тормозят на вашем PC (и луч надежды на то, что в ближайшем будущем они тормозить перестанут).

Т-т-тормоза

Вы с нетерпением ждали следующей части вашей любимой серии видеоигр для PC и она наконец вышла. На этот раз вы хотите насладиться ею во всей полноте, поэтому потратили деньги и время на тщательную подготовку. Вы заменили процессор, поставили сверхсовременную видеокарту, добавили ещё ОЗУ — чёрт возьми, даже купили RAID на SSD. Игра должна быть плавной с самой заставки.

Предзаказ наконец разблокирован и вы только что завершили установку. В нервном предвкушении вы впервые запускаете игру. Пока всё хорошо — она работает с частотой 60 кадров в секунду. Или, по крайней мере, так сообщает счётчик кадров тюнера GPU. Но что-то не так. Вы делаете мышью резкие, хаотичные движения. Стрейфитесь влево-вправо, и тут игра… начинает тормозить! Блин, да как такое возможно? Как она может тормозить при 60 кадрах в секунду?

Если такое с вами никогда не случалось, то это может показаться смешным. Но если вы их испытали, то, скорее всего, ненавидите тормоза всей душой. Тормоза в играх. Это не старый добрый «лаг». Не низкая частота кадров. Это просто «тормоза», происходящие при высоких частотах кадров на идеальных, супербыстрых машинах. Что это, откуда они взялись и как от них избавиться? Позвольте мне рассказать вам историю…

Я хотел бы рассказать вам о работе GPU консоли Nintendo DS, об его отличиях от современных GPU, а также выразить своё мнение о том, почему использование Vulkan вместо OpenGL в эмуляторах не принесёт никаких преимуществ.

Я не особо знаю Vulkan, но из прочитанного мне понятно, что Vulkan отличается от OpenGL тем, что работает на более низком уровне, позволяя программистам управлять памятью GPU и подобными вещами. Это может пригодиться для эмуляции более современных консолей, в которых используются проприетарные графические API, обеспечивающие уровни контроля, недоступные в OpenGL.

Middle Earth: Shadow of Mordor была выпущена в 2014 году. Сама игра стала большим сюрпризом, и то, что она была спин-оффом сюжетной линии вселенной «Властелина кольца» оказалось довольно неожиданным. Игра обрела большой успех, и на момент написания статьи компания Monolith уже выпустила сиквел — Shadow of War. Графика игры очень красива, особенно учитывая то, что она была выпущена для разных поколений консолей, в том числе Xbox 360 и PS3. Версия для PC довольно хорошо отполирована, содержит дополнительные графические опции и пакеты текстур высокого разрешения, полностью раскрывающие потенциал игры.

В игре используется относительно новый отложенный рендерер DX11. Я воспользовался Renderdoc, чтобы глубоко изучить приёмы рендеринга игры. При работе использовались максимально возможные параметры графики (ultra) и были включены все возможные «примочки», такие как независимая от порядка прозрачность, тесселяция, окклюзия в экранном пространстве и различные motion blur.

Часть 1. Введение

Привет меня зовут baldurk. Я уже несколько лет работаю программистом графики, поэтому хоть я и не в коем случае не являюсь экспертом, кажется, я уже многое понимаю во всём том, что касается работы с графикой.

Идея этой серии постов уже давно витала где-то на периферии моего сознания, и снова всплыла после прочтения интересной статьи с разбором последней Deus Ex.

Мне кажется, что графика, и в особенности та сложность, какой она достигает в современных играх — это интересная тема. Очень немногим людям любопытно глубоко погружатьcя во все её подробности, но я считаю, что есть темы, которые интересны каждому. Я думаю, что большинству людей, игравших в игры, было любопытно, как получаются те или иные эффекты, или с помощью какой технологии удалось создать такую потрясающую графику в какой-нибудь новой игре.


Есть много составляющих, необходимых для создания даже простой 3D-игры, не говоря уж о таком проекте, как Watch Dogs.

У меня есть только общее представление о том, что нужно рассмотреть в этой статье, но это будет зависеть от того, какие темы вызовут интерес. Тем не менее, основная идея заключается в том, чтобы создать общее описание того, что происходит внутри современной игры, не отпугнув при этом никого из читателей — я буду предполагать, что у вас нет знаний математики и программирования. Если вы знаете разницу между ЦП и графической картой, и отличаете оперативную память от жёсткого диска, то этого будет вполне достаточно, а остальное я объясню.

В данной статье я описываю простой способ создания ряда точек, основанных на псевдослучайном ряде с низким расхождением, демонстрирующем улучшенные изотропные свойства синего шума. Он обеспечивает высокую скорость схождения с минимальными артефактами алиасинга.


Рисунок 1. Первые 100, 200, 500, 1000, 2000 и 5000 точек выборки из предлагаемого прогрессивного нестохастического ряда точек (уравнение 11), демонстрирующие почти изотропные характеристики синего шума с быстрой сходимостью QMC и сниженным количеством артефактов. Ряд основан на новой простой псевдослучайной последовательности с низким расхождением $$.

Введение

Псевдослучайные ряды с низким расхождением применяются для создания распределений, являющихся менее регулярными, чем решётки, но более регулярными, чем простые случайные распределения (см. рисунок 2). Они играют важную роль во множестве областей численных вычислений, в том числе в физике, финансах, а в последнее время — и в компьютерной графике.


Рисунок 2. Сравнение регулярной решётки (слева) с тремя разными псевдослучайными функциями (посередине) и простым случайным распределением (справа). Заметьте, что псевдослучайные распределения выглядят менее регулярными, чем решётка, но имеют не так много скоплений и разрежений точек, как случайное распределение.

«Он снова это сделал!», — вот, что первое пришло мне в голову, когда я посмотрел на оборотную сторону флаера Pixar ^[1], полностью заполненную кодом. Скопление конструкций и выражений была подписана в правом нижнем углу не кем иным, как Эндрю Кенслером. Для тех, кто его не знает, скажу: Эндрю — это программист, придумавший в 2009 году 1337-байтный трассировщик лучей размером с визитку.

На этот раз Эндрю придумал нечто более объёмное, но с гораздо более интересным визуальным результатом. Так как я закончил писать свои Game Engine Black Books про Wolf3D и DOOM, у меня появилось время на изучение внутренностей его загадочного кода. И почти сразу меня буквально очаровали обнаруженные в нём техники. Они сильно отличались от предыдущей работы Эндрю, основанной на «стандартном» трассировщике лучей. Мне было интересно узнать о ray marching, функциях конструктивной объемной геометрии, рендеринге Монте-Карло/трассировкой пути, а также множестве других трюков, которые он использовал, чтобы ужать код в такой небольшой кусок бумаги.

Хотя меши являются простейшим и наиболее универсальным способом рендеринга, существуют и другие варианты представления фигур в 2d и 3d. Одним из часто используемых способов являются поля расстояний со знаком (signed distance fields, SDF). Поля расстояний со знаком обеспечивают менее затратную трассировку лучей, позволяют разным фигурам плавно перетекать друг в друга и экономить на текстурах низкого разрешения для высококачественных изображений.

Мы начнём с генерации полей расстояний со знаком с помощью функций в двух измерениях, но позже продолжим генерировать их в 3D. Я буду использовать координаты мирового пространства, чтобы у нас была как можно меньшая зависимости от масштабирования и UV-координат, поэтому если вы не понимаете, как это работает, то изучите этот туториал по плоскому наложению, в котором объяснено, что происходит.

Теперь, когда мы знаем основы комбинирования функций расстояний со знаком, можно использовать их для создания крутых вещей. В этом туториале мы применим их для рендеринга мягких двухмерных теней. Если вы пока не читали моих предыдущих туториалов о полях расстояний со знаком (signed distance fields, SDF), то крайне рекомендую их изучить, начав с туториала о создании простых фигур.


[В GIF возникли дополнительные артефакты при пересжатии.]

В предыдущем туториале мы научились создавать и перемещать простые фигуры с помощью функций расстояний со знаком. В этой статье мы научимся комбинировать несколько фигур для создания более сложных полей расстояний. Большинству описанных здесь техник я научился из библиотеки функций расстояний со знаком на glsl, которую можно найти здесь. Также существует несколько способов комбинирования фигур, которые я здесь не рассматриваю.

Подготовка

Для визуализации полей расстояний со знаком (signed distance fields, SDF) мы будем использовать одну простую конфигурацию, а затем применим к ней операторы. Для отображения полей расстояний в ней будет использоваться визуализация линий расстояний из первого туториала. Ради упрощения мы будем задавать все параметры за исключением параметров визуализации в коде, но вы можете заменить любое значение свойством, чтобы сделать его настраиваемым.

При работе с полигональными ассетами можно отрисовывать только по одному объекту за раз (если не учитывать такие приёмы, как batching и instancing), но если использовать поля расстояний со знаком (signed distance fields, SDF), то мы не этим не ограничены. Если две позиции имеют одинаковую координату, то функции расстояний со знаком возвратят одинаковое значение, и за одно вычисление мы можем получить несколько фигур. Чтобы понять, как преобразовывать пространство, используемое для генерации полей расстояний со знаком, я рекомендую разобраться, как создавать фигуры с помощью функций расстояний со знаком и комбинировать sdf-фигуры.

Программист Майкл Абраш, в середине 90-х приглашённый Джоном Кармаком для работы над движком первого Quake, написал в процессе разработки серию статей. Это вторая колонка из данной серии. Перевод первой находится здесь.

Должен признаться: меня достал классический рок. В последний раз я с радостью слушал что-нибудь из Cars или Boston довольно давно, около 20 лет назад. Кроме того, меня никогда особо не привлекали Боб Сигер и Queen, не говоря уже об Элвисе, так что здесь мало что изменилось. Но я понимал, что нечто изменилось, когда мне хотелось переключить радио, услышав Allman Brothers, или Steely Dan, или Pink Floyd, или, господи, прости, Beatles (но только на таких вещах, как «Hello Goodbye» и «I’ll Cry Instead», а не «Ticket to Ride» или «A Day in the Life»; я ещё не зашёл настолько далеко). Долго искать причины этого не пришлось; я слушал одни и те же песни четверть века, и просто от них устал.

Я рассказываю это всё таким образом потому, что когда мы с моей дочерью однажды вечером ехали из кафе, в машине впервые была включена радиостанция «Альтернативы нет».

Мы говорим о десятилетней девочке, росшей на постоянной диете из старых хитов. Ей нравятся мелодии, легко запоминающиеся песни и хорошие певцы. Ничего из этого не найдёшь, слушая станцию про альтернативный рок. Поэтому неудивительно, что когда я включил радио, она первым делом сказала «Фу!»

Но вот что меня удивило: послушав какое-то время, она сказала: «Знаешь, папа, а на это на самом деле интересно».

Это не только намекнуло мне о том, какая музыка будет грохотать по всему дому, когда она станет тинейджером. Её быстрое принятие альтернативного рока (по сравнению с моим длящимся десяток лет увлечением музыкой собственной юности) напомнило мне кое о чём, что легко забывается, когда становишься старше и образ жизни становится устоявшимся. Это напомнило мне, что необходимо сохранять открытость сознания и быть готовым — более того, стремиться — пробовать новые вещи.

Введение

---

«Что получится, если мы заменим числа с плавающей запятой на рациональные числа и попытаемся отрендерить изображение?»

Такой вопрос я задал себе после размышлений над твитом исследователя и преподавателя компьютерной графики Моргана Макгвайра. Он рассуждал о том, насколько сильно студенты компьютерных наук удивляются, когда впервые узнают, что для хранения привычных нам чисел с плавающей запятой в современных компьютерах нужно идти на компромиссы. И эти компромиссы делают сложными простые задачи, например, проверку принадлежности точки треугольнику. Проблема, разумеется, заключается в том, что проверка нахождения четырёх точек в одной плоскости (копланарности) с помощью определителя или какого-нибудь векторного умножения (а на самом деле это одно и то же) никогда не даст значение, точно равное нулю, чего требуют эти математические методы. Даже если бы настоящие вычисления нахождения на одной плоскости были бы точны, те же компромиссы с точностью почти с вероятностью в 1,0 дали бы ответ, что сами четыре точки не копланарны.

Это зародило во мне мысль — если допустить, что все входящие данные рендерера (координаты вершин, 3D-преобразования и т.д.) были бы заданы как рациональные числа, то создавали бы все операции, от создания луча, обхода ускоряющей структуры и до пересечения лучей с треугольниками только рациональные числа? Если это было бы так, то мы бы смогли выполнять проверку копланарности совершенно точно! Возможно, вы зададитесь вопросом, почему 3D-сцена, выраженная в рациональных числах должна давать результаты тоже только в рациональных числах…


Простая сцена, трассировка пути в которой выполнена рациональной арифметикой. Здесь используется система чисел «с плавающей чертой дроби», а не числа с плавающей запятой.

Предисловие

Как и в других моих исследованиях, давайте начнём с введения. Сегодня мы рассмотрим последнюю игру французского разработчика Asobo Studio. Впервые я увидел видео этой игры в прошлом году, когда коллега поделился со мной 16-минутным геймплейным трейлером. Моё внимание привлекла механика «крысы против света», но мне не особо захотелось играть в эту игру. Однако после её выхода многие стали говорить, что она выглядит так, как будто сделана на движке Unreal, но это не так. Мне стало любопытно увидеть, как работает рендеринг и насколько вообще разработчики вдохновлялись Unreal. Ещё меня заинтересовал процесс рендеринга стаи крыс, потому то в игре она выглядела очень убедительно и к тому же является одним из ключевых элементов геймплея.

Когда я начал попытки выполнить захват игры, то подумал, что придётся сдаться, потому что ничего не срабатывало. Хотя игра использует DX11, который сейчас поддерживают практически все инструменты анализа, мне не удалось заставить работать ни один из них. Когда я пытался использовать RenderDoc, игра вылетала при запуске, и то же самое происходило с PIX. Я по-прежнему не знаю, почему так происходит, но к счастью, мне удалось выполнить несколько захватов с помощью NSight Graphics. Как обычно, я поднял все параметры до максимальных и начал искать подходящие для анализа кадры.

Все мы изучали в курсе математики численные методы. Это такие методы, как интегрирование, интерполяция, ряды и так далее. Существует два вида числовых методов: детерминированные и рандомизированные.

Типичный детерминированный метод интегрирования функции $$ в интервале $$ выглядит так: мы берём $$ равномерно расположенных в интервале точек $$, вычисляем $$ в средней точке $$ каждого из интервалов, определяемых этими точками, суммируем результаты и умножаем на ширину каждого интервала $$. Для достаточно непрерывных функций $$ при увеличении $$ результат будет сходиться к верному значению.