Pull to refresh

Learn OpenGL. Урок 3.3 — Класс 3D-модели

Programming *C++ *Game development *
Translation
Tutorial
OGL3

Класс 3D-модели


Ну что ж, пора закатать рукава и погрузиться в дебри работы с кодом загрузки и преобразования данных Assimp! Задача урока – создать еще один класс, представляющий собой целую модель, содержащую множество полигональных сеток, а также, возможно, состоящую из нескольких подобъектов. Здание с деревянным балконом, башней и, например, плавательным бассейном все равно будет загружено как единая модель. С помощью Assimp мы подгрузим данные и преобразуем их во множество объектов типа Mesh из прошлого урока.
Читать дальше →
Total votes 19: ↑19 and ↓0 +19
Views 33K
Comments 3

Learn OpenGL. Урок 4.1 — Тест глубины

Programming *C++ *Game development *
Translation
Tutorial
OGL3

Буфер глубины


В уроке, посвящённом системам координат, мы выполнили рендер трехмерного контейнера с использованием буфера глубины, что позволило предотвратить ошибочный вывод граней, находящихся позади других. В этом уроке мы пристальнее взглянем на буфер глубины (или z-буфер) и хранимые в нем значения, а также узнаем как конкретно проходит проверка находится ли фрагмент позади других.
Читать дальше →
Total votes 18: ↑18 and ↓0 +18
Views 28K
Comments 3

Learn OpenGL. Урок 4.3 — Смешивание цветов

Programming *C++ *Game development *
Translation
Tutorial
OGL3

Смешивание цветов


Смешивание в OpenGL (да и других графических API, прим. пер.) является той техникой, которую обычно связывают с реализацией прозрачности объектов. Полупрозрачность объекта подразумевает, что он не залит одним сплошным цветом, а сочетает в себе в различных пропорциях оттенок своего материала с цветами объектов, находящихся позади. Как пример, можно взять цветное стекло в окне: у стекла есть свой оттенок, но в итоге мы наблюдаем смешение оттенка стекла и всего того, что видно за стеклом. Собственно, из этого поведения и возникает термин смешивание, поскольку мы наблюдаем итоговый цвет, являющийся смешением цветов отдельных объектов. Благодаря этому, мы можем видеть сквозь полупрозрачные объекты.
Читать дальше →
Total votes 14: ↑14 and ↓0 +14
Views 24K
Comments 0

Learn OpenGL. Часть 4.2. — Тест трафарета

Programming *C++ *Game development *
Translation

image


Как только, фрагментный шейдер обработал фрагмент, выполняется так называемый тест трафарета, который, как и тест глубины, может отбрасывать фрагменты. Затем оставшиеся фрагменты переходят к тесту глубины, который, может отбросить еще больше фрагментов. Трафаретный тест основан на содержимом еще одного буфера, называемого трафаретным буфером. Мы можем обновлять его во время рендеринга для достижения интересных эффектов.


Читать дальше →
Total votes 17: ↑17 and ↓0 +17
Views 18K
Comments 2

Learn OpenGL. Урок 4.4 — Отсечение граней

Programming *C++ *Game development *
Translation
Tutorial
OGL3

Отсечение граней


Попробуйте представить куб и подсчитать максимальное число его граней, которое вы можете увидеть с любого направления. Если ваше воображение не излишне живое, то, верней всего, вы придете к выводу, что это число 3. Из какой бы точки или с какого бы направления вы не смотрели на куб, вы никогда не сможете увидеть больше чем три грани. Так к чему же тратить вычислительные мощности на отрисовку оставшихся трех граней, если их не будет видно? Если бы мы могли отбросить их обработку каким-то образом, то сэкономили более чем половину выполнений фрагментного шейдера!
Читать дальше →
Total votes 9: ↑9 and ↓0 +9
Views 14K
Comments 0

Learn OpenGL. Урок 4.5 — Кадровый буфер

Programming *C++ *Game development *
Translation
Tutorial
OGL3

Кадровый буфер


На текущий момент мы уже успели воспользоваться несколькими типами экранных буферов: буфером цвета, в котором хранятся значения цвета фрагментов; буфером глубины, хранящим информацию о глубине фрагментов; буфером трафарета, позволяющим отбросить часть фрагментов согласно определенному условию. Комбинация этих трех буферов зовется кадровым буфером (фреймбуфером) и хранится в определенной области памяти. OpenGL достаточно гибка, чтобы позволить нам самим создавать собственные кадровые буферы, посредством задания собственных буферов цвета и, опционально, буферов глубины и трафарета.
Читать дальше →
Total votes 13: ↑13 and ↓0 +13
Views 29K
Comments 5

Learn OpenGL. Урок 4.6 — Кубические карты

Programming *C++ *Game development *
Translation
Tutorial
OGL3

Кубические карты


До сих пор нам приходилось пользоваться лишь двухмерными текстурами, однако, OpenGL поддерживает гораздо больше типов текстур. И в этом уроке мы рассмотрим тип текстурной карты, на самом деле, представляющий собой комбинацию нескольких отдельных текстур – это кубическая карта (cubemap).

Кубическая карта, по сути, является одним текстурным объектом, содержащим 6 отдельных двухмерных текстур, каждая из которых соотносится со стороной оттекстурированного куба. Зачем может пригодиться такой куб? Зачем сшивать шесть отдельных текстур в одну карту вместо использования отдельных текстурных объектов? Суть в том, что выборки из кубической карты можно совершать используя вектор направления.
Читать дальше →
Total votes 21: ↑21 and ↓0 +21
Views 22K
Comments 5

Learn OpenGL. Урок 4.7 — Продвинутая работа с данными

Programming *C++ *Game development *
Sandbox
image

Продвинутая работа с данными



Мы в основном, использовали буферы в OpenGL для хранения данных в течение довольно долгого времени. Есть более интересные способы манипулирования буферами, а также другие занятные методы передачи больших объемов данных шейдерам с помощью текстур. В этом руководстве мы обсудим несколько наиболее более интересных функций буфера и то, как мы можем использовать текстурные объекты для хранения больших объемов данных (текстурная часть урока еще не написана).
Читать дальше →
Total votes 16: ↑16 and ↓0 +16
Views 12K
Comments 5

Learn OpenGL. Урок 4.8 — Продвинутый GLSL

Programming *C++ *Game development *
Sandbox
OGL3

Продвинутый GLSL


Этот урок не продемонстрирует вам новые продвинутые средства, значительно улучшающие визуальное качество сцены. В этом уроке мы пройдем по более или менее интересным аспектам GLSL и затронем несколько неплохих приёмов, которые могут помочь вам в ваших стремлениях. В основном, знания и средства, делающие вашу жизнь проще при создании OpenGL приложений в сочетании с GLSL.

Мы обсудим некоторые интересные встроенные переменные, новые подходы в организации ввода-вывода шейдеров и очень полезный инструмент — объект юниформ-буфера.
Читать дальше →
Total votes 24: ↑24 and ↓0 +24
Views 31K
Comments 4

Learn OpenGL. Урок 4.9 — Геометрический шейдер

Programming *C++ *Game development *
Translation
Tutorial
OGL3

Геометрический Шейдер


Между этапами выполнения вершинного и фрагментного шейдера есть опциональная стадия, предназначенная для выполнения геометрического шейдера. На входе у геометрического шейдера оказывается набор вершин, формирующих один из допустимых в OpenGL примитивов (точки, треугольники, …). В результате своей работы геометрический шейдер может преобразовать этот набор вершин по своему усмотрению, прежде чем передать его на следующую шейдерную стадию. При этом стоит отметить самую интересную особенность геометрического шейдера: в процессе своей работы набор входных вершин может быть преобразован к представлению совершенно иного примитива, а также может сгенерировать совершенно новые вершины на основе входных данных, увеличивая итоговое количество вершин.
Читать дальше →
Total votes 18: ↑18 and ↓0 +18
Views 21K
Comments 2

Learn OpenGL. Урок 4.11 — Сглаживание

Programming *C++ *Game development *
Translation
Tutorial
OGL3

Сглаживание


В своих изысканиях, посвященных трехмерному рендеру вы наверняка сталкивались с появлением пикселизованных зазубрин по краям отрисовываемых моделей. Эти отметины неизбежно появляются из-за принципа преобразования вершинных данных в экранные фрагменты растеризатором где-то в глубине пайплайна OpenGL. К примеру, даже на такой простой фигуре как куб уже заметны эти артефакты:


Беглый взгляд, возможно, и не заметит ничего, но стоит посмотреть внимательней и на гранях куба проявятся означенные зазубрины. Попробуем увеличить изображение:


Нет, это никуда не годится. Разве такое качество изображения хочется видеть в релизной версии своего приложения?
Читать дальше →
Total votes 39: ↑39 and ↓0 +39
Views 24K
Comments 1

Learn OpenGL. Урок 4.10 — Инстансинг

Programming *C++ *Game development *
Translation
Tutorial
OGL3

Инстансинг


Представьте, что вы задумали сцену, содержащую огромное количество моделей объектов, причем преимущественно эти модели содержат одинаковые вершинные данные, разнятся только матрицы трансформации, примененные к ним. Например, сцена с травяным полем, где каждая былинка представлена маленькой моделью, составленной буквально из пары треугольников. Конечно же, для достижения нужного эффекта придется отрендерить эту модель не один раз, а тысячу, десять тысяч раз за кадр. Поскольку в каждом листике содержится буквально пара треугольников, то его рендер будет практически мгновенным. Но вот тысячи повторных вызовов функций рендера совокупно очень заметно ударят по производительности.
Читать дальше →
Total votes 39: ↑39 and ↓0 +39
Views 20K
Comments 4

Learn OpenGL. Урок 5.1 — Продвинутое освещение. Модель Блинна-Фонга

Programming *C++ *Game development *
Sandbox
Tutorial
OGL3

Продвинутое освещение


В уроке посвященном основам освещения мы кратко разобрали модель освещения Фонга, позволяющую придать существенную долю реализма нашим сценам. Модель Фонга выглядит вполне неплохо, но имеет несколько недостатков, на которых мы сосредоточимся в данном уроке.


Читать дальше →
Total votes 26: ↑26 and ↓0 +26
Views 16K
Comments 0

Learn OpenGL. Урок 5.2 — Гамма-коррекция

Programming *C++ *Game development *
Tutorial
OGL3

Гамма-коррекция


Итак, мы вычислили цвета всех пикселей сцены, самое время отобразить их на мониторе. На заре цифровой обработки изображений большинство мониторов имели электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). Этот тип мониторов имел физическую особенность: повышение входного напряжение в два раза не означало двукратного увеличения яркости. Зависимость между входным напряжением и яркостью выражалась степенной функцией, с показателем примерно 2.2, также известным как гамма монитора.


Читать дальше →
Total votes 20: ↑20 and ↓0 +20
Views 15K
Comments 6

Learn OpenGL. Урок 5.3 — Карты теней

Programming *C++ *Game development *
Translation
Tutorial

Тень — это отсутствие света. Если лучи от источника света не попадают на объект, так как поглощаются другим объектом, то первый объект находится в тени. Тени добавляют реализма к изображению и дают увидеть взаимное расположение объектов. Благодаря ним сцена приобретает "глубину". Сравните следующие изображения сцены с тенями и без:


with_shadows_and_without


Как можно заметить, тени делают намного более очевидным то, как объекты расположены друг относительно друга. Благодаря теням видно, что один из кубов висит в воздухе.


Тени сложновато реализовать, особенно потому что реалтайм алгоритм для идеальных теней ещё не придуман. Существуют несколько хороших способов для приблизительного рассчёта теней, но они все имеют свои особенности, которые надо принимать во внимание.


Один из методов — карты теней (shadow maps) — относительно простой в реализации, используется в большинстве видеоигр и даёт достойные результаты. Карты теней не так уж и трудно понять, они довольно дёшевы с точки зрения производительности и их легко улучшить до более продвинутых алгоритмов (типа теней от точечного источника света или каскадных карт теней)

Читать дальше →
Total votes 27: ↑27 and ↓0 +27
Views 28K
Comments 12

Learn OpenGL. Урок 5.7 — HDR

Programming *C++ *Game development *
Translation
Tutorial

При записи во фреймбуфер значения яркости цветов приводятся к интервалу от 0.0 до 1.0. Из-за этой, на первый вгляд безобидной, особенности нам всегда приходится выбирать такие значения для освещения и цветов, чтобы они вписывались в это ограничение. Такой подход работает и даёт достойные результаты, но что случится, если мы встретим особенно яркую область с большим количеством ярких источников света, и суммарная яркость превысит 1.0? В результате все значения, большие чем 1.0, будут приведены к 1.0, что выглядит не очень красиво:



Так как для большого количества фрагментов цветовые значения приведены к 1.0, получаются большие области изображения, залитые одним и тем же белым цветом, теряется значительное количество деталей изображения, и само изображение начинает выглядеть неестественно.


Решением данной проблемы может быть снижение яркости источников света, чтобы на сцене не было фрагментов ярче 1.0: это не лучшее решение, вынуждающее использовать нереалистичные значения освещения. Лучший подход заключается в том, чтобы разрешить значениям яркости временно превышать яркость 1.0 и на финальном шаге изменить цвета так, чтобы яркость вернулась к диапазону от 0.0 до 1.0, но без потери деталей изображения.


Дисплей компьютера способен показывать цвета с яркостью в диапазоне от 0.0 до 1.0, но у нас нет такого ограничения при расчёте освещения. Разрешая цветам фрагмента быть ярче единицы, мы получаем намного более высокий диапазон яркости для работы — HDR (high dynamic range). С использованием hdr яркие вещи выглядят яркими, тёмные вещи могут быть реально тёмными, и при этом мы будем видеть детали.

Читать дальше →
Total votes 36: ↑35 and ↓1 +34
Views 12K
Comments 14

Learn OpenGL. Урок 5.9 — Отложенный рендеринг

Programming *C++ *Game development *
Translation
Tutorial

В предыдущих статьях мы использовали прямое освещение (forward rendering или forward shading). Это простой подход, при котором мы рисуем объект с учётом всех источников света, потом рисуем следующий объект вместе с всем освещением на нём, и так для каждого объекта. Это достаточно просто понять и реализовать, но вместе с тем получается довольно медленно с точки зрения производительности: для каждого объекта придётся перебрать все источники света. Кроме того, прямое освещение работает неэффективно на сценах с большим количество перекрывающих друг друга объектов, так как большая часть вычислений пиксельного шейдера не пригодится и будет перезаписана значениями для более близких объектов.


Отложенное освещение или отложенный рендеринг (deferred shading или deferred rendering) обходит эту проблему и кардинально меняет то, как мы рисуем объекты. Это даёт новые возможности значительно оптимизировать сцены с большим количеством источников света, позволяя рисовать сотни и даже тысячи источников света с приемлемой скоростью. Ниже изображена сцена с 1847 точечными источниками света, нарисовання с помощью отложенного освещения (изображение предоставил Hannes Nevalainen). Что-то подобное было бы невозможно при прямом расчёте освещения:


img1

Читать дальше →
Total votes 28: ↑28 and ↓0 +28
Views 21K
Comments 12

Learn OpenGL. Урок 6.1. PBR или Физически-корректный рендеринг. Теория

Programming *C++ *Game development *
Translation
Tutorial
OGL3

Физически-корректный рендеринг


PBR, или физически-корректный рендеринг (physically-based rendering) это набор техник визуализации, в основе которых лежит теория, довольно хорошо согласующаяся с реальной теорией распространения света. Поскольку целью PBR является физически достоверная имитация света, он выглядит гораздо более реалистичным по сравнению с использованными нами ранее моделями освещения Фонга и Блинна-Фонга. Он не только лучше выглядит, но и дает неплохое приближение к реальной физике, что позволяет нам (и в частности художникам) создавать материалы, основанные на физических свойствах поверхностей, не прибегая к дешевым трюкам дабы заставить освещение выглядеть реалистично. Главным преимуществом такого подхода является то, что создаваемые нами материалы будут выглядеть как задумано независимо от условий освещения, чего нельзя сказать о других, не PBR подходах.

Читать дальше →
Total votes 22: ↑22 and ↓0 +22
Views 26K
Comments 13