К сожалению, нигде нет более менее полной публикации на тему проектирования архитектуры в играх. Есть отдельные статьи на конкретные темы, но нигде все это вместе не собрано. Каждому разработчику приходится самостоятельно по крупицам собирать подобную информацию, набивать шишки. Поэтому решил попробовать собрать часть из этого воедино в данной статье.

Для примеров будет использоваться популярный движок Unity3D. Рассматриваются подходы, применимые в больших играх. Написано из моего личного опыта и из того, как я это понимаю. Конечно, где-то я могу быть не прав, где-то можно лучше сделать. Я тоже все еще в процессе набирания опыта и набивания новых шишек.

В публикации рассматриваются следующие темы:

• Наследование VS компоненты
• Сложные иерархии классов юнитов, предметов и прочего
• Машины состояний, деревья поведений
• Абстракции игровых объектов
• Упрощение доступа к другим компонентам в объекте, сцене
• Сложные составные игровые объекты
• Характеристики объектов в игре
• Модификаторы (баффы/дебаффы)
• Сериализация данных

RAII – одна из наиболее важных и полезных идиом в C++. RAII освобождает программиста от ручного управления ресурсами, без неё крайне затруднено написание безопасного с точки зрения исключений кода. Возможно, самое популярное использование RAII – это управление динамически выделяемой памятью с помощью умных указателей, но она также может с успехом применяться и к другим ресурсам, особенно в мире низкоуровневых библиотек. Примеры включают в себя дескрипторы Windows API, файловые дескрипторы POSIX, примитивы OpenGL и тому подобное.

Это первая часть истории о том, как маленькая команда веб-разработчиков разработала мультиплеерный 3d-шутер без опыта в геймдеве, больших денег и штата сотрудников.

Дисклеймер: некоторые описанные в статье решения могут вызывать фейспалм.

2011 год. С чего все началось

В 2011 году мы были маленькой питерской веб-студией из 4 человек. Тимлид/сеошник, программист (вернее считал себя программистом), дизайнер и менеджер по продажам. На тот момент тимлид и программист занимались сайтами уже 3 года, но особых успехов на этом поприще не достигли. Хотя мы имели уже несколько постоянных клиентов на продвижении и обслуживании, но львиную долю дохода съедали налоги, аренда офиса и прочие расходы. Оставшихся копеек на четырех человек явно не хватало. Хроническое безденежье и отсутствие перспектив угнетали. Дизайнер уже навострил лыжи, да и остальные члены команды едва держались. Вот в такой обстановке и пришла в голову потрясающая по наивности мысль: «чего это мы все для всяких дядь делаем проекты, а давайте свое что-нибудь сделаем, например, игру браузерную и запилим её во вконтакте». Все, кроме дизайнера, восприняли идею с воодушевлением.

Структура публикации

• Получение кватерниона из вектора и величины угла разворота
• Обратный кватернион
• Умножение кватернионов
• Поворот вектора
• Рысканье, тангаж, крен
• Серия поворотов

Получение кватерниона из вектора и величины угла разворота

Ещё раз – что такое кватернион? Для разработчика – это прежде всего инструмент, описывающий действие – поворот вокруг оси на заданный угол:

(w, vx, vy, vz),

где v – ось, выраженная вектором;
w – компонента, описывающая поворот (косинус половины угла).

OpenSceneGraph — это кроссплатформенная библиотека с открытыми исходниками для разработки высокопроизводительных 3D-приложений. Это не игровой движок, связывающий пользователя по рукам и ногам заложенными в него ограничениями, а именно библиотека — набор полезных модулей, которые отлично работают как поодиночке, так и в сборке.



Ядро OpenSceneGraph, собственно граф сцены, — довольно тонкая обёртка вокруг OpenGL, позволяющая задавать иерархию объектов и выполнять над ними любые желаемые преобразования:

• изменять характеристики узлов (двигать объекты в пространстве, назначать им материалы, свойства освещённости, шейдеры и прочие режимы и атрибуты OpenGL);
• перестраивать дерево любым желаемым образом (создавать и удалять объекты, перелинковывать их к другим узлам графа);
• делать обход графа, выполняя для каждого их узлов какие-либо действия;
• ну и конечно рендерить сцену при помощи OpenGL.

Перевод статьи DRIVE IT YOURSELF: USB CAR



Один из аргументов любителей Windows перед любителями Linux – недостаток драйверов для оборудования под эту ОС. С течением времени ситуация выправляется. Сейчас она уже гораздо лучше, чем 10 лет назад. Но иногда можно встретить какое-то устройство, которое не распознаётся вашим любимым дистрибутивом. Обычно это будет какая-нибудь USB-периферия.

Красота свободного софта в том, что эту проблему можно решить самостоятельно (если вы программист). Конечно, всё зависит от сложности оборудования. С трёхмерной веб-камерой у вас может и не получится – зато многие USB-устройства довольно просты, и вам не придётся нырять в глубины ядра или закапываться в С. В этом уроке мы с вами при помощи Python по шагам изготовим драйвер к игрушечной радиоуправляемой машинке.

Процесс по сути будет реверс-инженирингом. Сначала мы подробно изучим устройство, затем сохраним данные, которыми оно обменивается с драйвером в Windows, и попытаемся понять, что они означают. Для нетривиальных протоколов вам может потребоваться как опыт, так и удача.

---

Official translation (with a bit of polishing) is available here.

---

Очередная вводная статья для начинающих программировать графику реального времени

У меня когда-то возникла задача (быстро) визуализировать молекулы. Например, молекула может быть представлена просто как набор сфер навроде вот этого:



Конкретно этот вирус состоит из примерно трёх миллионов атомов. Вы можете скачать его модель на замечательном сайте rcsb.org.

Это отличный топик для обучения шейдерам.

Когда кому-то или чему-то становится плохо, то требуется нечто большее, чем просто констатация данного факта.

Мне оказали честь — пригласили выступить на первой конференции C++ 2015 Russia 27-28 февраля. Я был насколько наглым, что запросил 2 часа на выступление вместо положенного одного и заявил тему, наиболее меня интересующую — конкурентные ассоциативные контейнеры. Это hash set/map и деревья. Организатор sermp пошел навстречу, за что ему большое спасибо.
Как подготовиться ко столь ответственному испытанию выступлению? Первое — нарисовать презентацию, то есть кучу картинок, желательно близко к теме. Но надо ещё и два часа озвучивать картинки, — как все это запомнить? Как избежать глубокомысленных «ээээмммм», «здесь мы видим», «на этом слайде показано», несвязных прыжков повествования и прочих вещей, характеризующих выступающего c не очень хорошей стороны в части владения родным языком (это я про русский, с C++ я разобрался быстро — никакого кода в презентации, только картинки)?
Конечно, надо записать свои мысли, глядя на слайды. А если что-то написано, то не худо бы и опубликовать. А если публиковать, — то на хабре.
Итак, по следам C++ 2015 Russia! Авторское изложение, надеюсь, без авторского косноязычия, без купюр и с отступлениями по теме, написанное до наступления события, в нескольких частях.

Мы с моим научным руководителем готовим небольшую монографию по обработке изображений. Решил представить на суд хабрасообщества главу, посвящённую алгоритмам сжатия изображений. Так как в рамках одного поста целую главу уместить тяжело, решил разбить её на три поста:
1. Методы сжатия данных;
2. Сжатие изображений без потерь;
3. Сжатие изображений с потерями.
Ниже вы можете ознакомиться с первым постом серии.

Данный пост переродился из ответа на вопрос «Как искать работу за границей?», заданный на Тостере. Когда ответ, подогреваемый интересом читателей, достиг размеров полноценной публикации, я решил отредактировать формат ответа и перенести её сюда.

Дисклеймер

— Нижеприведённое мои личные наработки без претензии на истину в последней инстанции.
— Важно понимать, что всегда присутствует коэффициент удачи, который может многократно увеличить отдачу от ваших усилий, равно как и помножить их на ноль.
— В любом случае это лучше, чем сидеть на попе ровно и ничего не предпринимать.

Чтение в оригинале для многих является проблемой. Обилие незнакомых слов усложняет восприятие текста и приводит к потере энтузиазма. Такое происходит, когда сложность текста превосходит ваш текущий уровень, или когда вы читаете текст не по вашей тематике. Технари могут без проблем общаться на рабочие темы, но пасуют перед статьями о политике, музыке и серьёзной художественной литературой.

Цель нашего сервиса — решить эту проблему.

Несколько лет назад мы писали на Хабре об этом сервисе. Идея нашла отклик, сайт приобрел постоянных пользователей, хотя в то время сервис мог только показывать статистику слов из текста. За последние месяцы сервис стал умнее.



Ключевая цель сервиса — дать людям возможность читать и смотреть в оригинале то, что им интересно. И при этом максимально упростить работу с незнакомыми словами.

---

Official translation (with a bit of polishing) is available here.

---

В кратком курсе компьютерной графики, что я предоставил вашему рассмотрению пару недель назад, мы пользовались методами локального освещения. Что это значит? Это значит, что интенсивность освещения каждой точки мы выбирали независимо от её соседей.

Модель освещения Фонга — классический пример локального выбора:



Финальная интенсивность складывается из трёх слагаемых: окружающее освещение, постоянное значение для всех точек сцены. Диффузное освещение и блики зависят от вектора нормали к данной точке и направления света, но не зависят от геометрии остальной части сцены. Давайте подумаем, а почему, собственно, окружающее освещение было выбрано постоянным для всей сцены?

Приветствую!

Вдохновившись публикацией «Легким движением руки планшет превращается в… дополнительный монитор», я решил сделать собственную связку ноутбук-планшет, но не с помощью IDisplay, а с помощью Air Display. Программа так же, как и IDisplay, может устанавливаться на PC и Mac, IOS и Android. У автора поста планшет работает как второй монитор за счёт установленной виртуальной машины, не имея панели задач, чем я был очень огорчен, ведь управление удобней вести с планшета с панелью задач.

В связи со стремительным развитием мобильных технологий, IT-компаниям все больше требуются разработчики мобильных приложений для своих продуктов. Наша компания не стала исключением. В моем распоряжении оказалось два падавана, которых надо было обучить премудростям разработки на Android (к слову сказать, парни были умные и способные, но практически без опыта). Было решено написать им небольшую памятку касательно основных аспектов разработки. Выкладываю ее на суд хабрапользователей.

Довольно часто в программе, работающей с базой данных, в качестве идентификаторов сущностей используются значения целочисленного типа (например, long). Но людям свойственно ошибаться, и программист может по ошибке использовать идентификатор одного типа сущности для адресации другой. Такая проблема может долго оставаться незамеченной, если идентификаторы сущностей пересекаются, а такое бывает довольно часто. К счастью, в языках, позволяющих манипулировать типами, коим является C++, есть довольно простое решение этой проблемы.

Пару месяцев назд Скотт Майерс (Scott Meyers) выпустил новую книгу Effective Modern C++. Последние годы он безусловно является писателем №1 «про это», кроме того он блестящий лектор и каждая его новая книга просто обречена быть прочитана пишущими на С++. Более того, именно такую книгу я ждал давно, вышел стандарт С++11, за ним С++14, уже виднеется впереди С++17, язык стремительно меняется, однако нигде так и не были описаны все изменения в целом, взаимосвязи между ними, опасные места и рекомендуемые паттерны.

Тем не менее, регулярно просматривая Хабр, я так и не нашел публикации о новой книге, похоже придется писать самому. На полноценный перевод меня конечно не хватит, поэтому я решил сделать краткую выжимку, скромно назвав ее аннотацией. Еще я взял на себя смелость перегруппировать материал, мне кажется для короткого пересказа такой порядок подходит лучше. Все примеры кода взяты прямо из книги, изредка с моими дополнениями.

Содержание курса

• Статья 1: алгоритм Брезенхэма
• Статья 2: растеризация треугольника + отсечение задних граней
• Статья 3: Удаление невидимых поверхностей: z-буфер
• Статья 4: Необходимая геометрия: фестиваль матриц
  
  • 4а: Построение перспективного искажения
  • 4б: двигаем камеру и что из этого следует
  • 4в: новый растеризатор и коррекция перспективных искажений
• Статья 5: Пишем шейдеры под нашу библиотеку
• Статья 6: Чуть больше, чем просто шейдер: просчёт теней

Улучшение кода

• Статья 3.1: Настала пора рефакторинга
• Статья 3.14: Красивый класс матриц

---

Official translation (with a bit of polishing) is available here.

---

Сегодня мы заканчиваем с ликбезом по геометрии, в следующий раз будет веселье с шейдерами!
Чтобы не было совсем скучно, вот вам тонировка Гуро:



Я убрал текстуры, чтобы было виднее. Тонировка Гуро очень проста: добрый дяденька-моделёр дал нам нормальные вектора к каждой вершине объекта, они хранятся в строчках vn x y z файла .obj. Мы считаем интенсивность освещения для каждой вершины треугольника и просто интерполируем интенсивность внутри. Ровно как мы делали для глубины z или для текстурных координат uv!

Кстати, если бы дяденька-моделёр был не таким добрым, то мы могли бы посчитать нормали к вершине как среднее нормалей граней, прилегающих к этой вершине.

Текущий код, который сгенерировал эту картинку, находится здесь.

Во многих типах игр, не только стратегических, у вас есть участок земли, и на нём нужно что-то строить. Знакомая схема, не правда ли?



Как только вы перетаскиваете постройку из «магазина» на участок, она некоторое время строится. Обычно в это время там видна одна картинка, похожая на стройплощадку. Чтобы сэкономить память и бюджет, во многих играх нарисовано три таких «стройплощадки», под разные здания: маленькая, средняя и большая. Как только строительство закончено, стройплощадка превращается в готовое здание.

Но что, если вы хотите более тонкие анимации, чтобы было видно, как здание постепенно растёт к небу?

Нечто невообразимое творится в мире разработки: популярные программы, фундаментальные библиотеки выкладываются в open source. У обычных разработчиков появляется возможность вносить изменения в известные продукты. Вот и я, устав от ежедневной рутины, решил попробовать что-то новое, почувствовать полёт творческой мысли и приобщиться к великому. Говоря более простым языком, решил подключиться к какому-либо open source проекту.

Почему именно open source? Меня привлекает:

• отсутствие строгих сроков разработки
• свободный выбор задач
• свободный выбор способа реализации задач
• возможность внести свои изменения в популярный продукт

В этой статье я хотел бы описать первый опыт работы с двумя проектами: Media Player Classic — Home Cinema и SharpDevelop. Хотелось бы дать общие рекомендации по работе с open source проектом на начальном этапе. Статья не содержит полноценного анализа исходного кода или рекламы новой функциональности, в ней описаны лишь первые впечатления о работе с проектами. Возможно, статья привлечет внимание разработчиков к описанным в ней проектам и к разработке open source в целом.