Потребляя гигабайты информации, мы начинаем мыслить шаблонно. Роботы автоматизируют все больше специальностей, и незаменимыми становятся лишь те работники, кто мыслит нестандартно. Многие считают, что креативность — это врожденный навык. Я тоже так думал, пока не прочел эти книги. Они доказали, что мыслить нестандартно может научиться каждый.

В этом цикле статей мы научимся создавать процедурно генерируемые карты мира с помощью Unity и C#. Цикл будет состоять из четырех статей.

Это вторая статья из цикла о процедурно генерируемых с помощью Unity и C# картах мира. Цикл будет состоять из четырех статей.

Отгадайте загадку: в четырёх измерениях сидит и комплексными числами воротит?

Подсказка: это вектор со скаляром. И вещественная матрица. И придумал его Гамильтон.

Не помогло? Ну что вы, это же элементарно! Это кватернион! Кватернионы используют для записи вращений в робототехнике, игровых движках, ПО для моделирования и вообще везде, где не нужны проблемы с углами Эйлера или матрицами. Если вас испугала путаница выше с разными представлениями кватерниона, то можете быть спокойны. Кватернионы очень просты в использовании и их внутреннее строение может понадобиться только в очень редких случаях, где нужна тонкая оптимизация. В остальное время с помощью кватернионов можно крутить всё что угодно и как угодно, и оно будет плавно и красиво интерполироваться без шарнирных замков.

Выставите любой палец левой руки вперед. Давайте, не стесняйтесь, никто не будет над вами смеяться. Это нужно для важного эксперимента. Выставили? Теперь представьте что вы — это ваш палец (ну и бред). Повернитесь под прямым углом направо, затем наверх, и наконец налево. Где вы оказались? Правильно, в том же месте, но уже на спине.

С некоторой натяжкой именно так работает вращение с помощью углов Эйлера. Немного непредсказуемо и неудобно, не правда ли? Углы Эйлера имеют несколько недостатков, но есть одно особенно нехорошее свойство из-за которого вы не захотите с ними связываться. Его имя — Gimbal lock.

В русском языке gimbal lock называют по-разному: шарнирный замок, блокировка осей, складывание рамок. К сожалению, по запросам в поисковике с такими ключевыми словами выдаётся много мусора, а статья в Википедии оставляет желать лучшего, поэтому я сам расскажу вам об этом феномене и предложу как с ним бороться.

Внимание! Заходя под кат вы подвергаетесь риску поломать голову.

Серия игр Grand Theft Auto прошла долгий путь с момента своего первого релиза в 1997 году. Примерно 2 года назад Rockstar выпустила GTA V. Просто невероятный успех: за 24 часа игру купило 11 миллионов пользователей, побито 7 мировых рекордов подряд. Опробовав новинку на PS3, я был весьма впечатлен как общей картинкой, так и, собственно, техническими характеристиками игры.

Ничто так не портит впечатление от процесса, как экран загрузки, но в GTA V вы можете играть часами, преодолевая бескрайние сотни километров без перебоев. Учитывая передачу солидного потока информации и свойства PS3 (256 Mb оперативной памяти и видеокарта на 256 Mb), я и вовсе удивился, как меня не выбросило из игры на 20-ой минуте. Вот где чудеса техники.

В этой статье я расскажу о проведенном анализе кадра в версии для ПК в среде DirectX 11, которая съедает пару гигов как оперативки, так и графического процессора. Несмотря на то, что мой обзор идет со ссылкой на ПК, я уверен, что большинство пунктов применимо к PS4 и в определенной степени к PS3.

Анализ кадра

Итак, рассмотрим следующий кадр: Майкл на фоне любимого Rapid GT, на заднем плане прекрасный Лос-Сантос.



Осторожно! Трафик!

От переводчика:

Данная публикация является продолжением материала «Как происходит рендеринг кадра в GTA V». Теперь автор рассматривает вопросы детализации, освещения и пост-обработки кадра. Приятного чтения.

Уровень детализации

Если мы говорим об абсолютных преимуществах Rockstar над конкурентами, то показатели уровня детализации продуктов компании, определенно, выше всяких похвал. Лос-Сантос – это целая плеяда всевозможных сцен разной степени детализации/полигональности, причем все данные транслируются в режиме реального времени и это ни на минуту не блокирует экран загрузки. Просто дух захватывает!

Огни ночного города

Все огоньки, которые видны вдалеке, реальны. Вы можете подъехать ближе и увидите фонари, которые излучали свет на расстоянии.

Именно с таким заявлением Аарон Гарбут, один из основателей и арт-директоров Rockstar North, выступил незадолго до релиза игры на PS3.

Так ли это? Давайте рассмотрим вот такую ночную сцену:


Огоньки «До»
Осторожно! Трафик!

В посте подробно рассматривается техника генерации случайных подземелий. Основной алгоритм генерации, пример работы которого можно посмотреть здесь, используется разработчиками игры TinyKeep. Оригинальный пост от разработчика был размещён на reddit.

Оригинальное описание алгоритма

1. Сначала я задаю нужное количество комнат – к примеру, 150. Естественно, цифра произвольная, и чем она больше, тем сложнее будет подземелье.

2. Для каждой комнаты я создаю прямоугольник со случайными шириной и высотой, находящимися в пределах заданного радиуса. Радиус не имеет большого значения, хотя разумно предположить, что он должен быть пропорционален количеству комнат.

Вместо равномерно распределённых случайных чисел (какие выдаёт генератор Math.random в большинстве языков), я использую нормальное распределение Парка-Миллера. В результате вероятность появления маленьких комнат превышает вероятность появления больших. Зачем это надо, объясню позже.

Кроме того я проверяю, что соотношение длины и ширины комнаты не слишком велико. Нам не нужны как идеально квадратные комнаты, так и сильно вытянутые.

3. И вот у нас есть 150 случайных комнат, расположенных на небольшом пространстве. Большинство из них наезжают друг на друга. Теперь мы осуществляем их разделение по технологии separation steering, чтобы разделить прямоугольники так, чтоб они не пересекались. В результате они не пересекаются, но находятся достаточно близко друг от друга.

4. Заполняем промежутки клетками размером 1х1. В результате у нас получается квадратная решётка из комнат различного размера.

5. И тут начинается основное веселье. Определяем, какие из клеток решётки являются комнатами – это будут любые клетки с шириной и высотой, превышающими заданные. Из-за распределения Парка-Миллера мы получим сравнительно небольшое количество комнат, между которыми есть довольно много свободного пространства. Но оставшиеся клетки нам также пригодятся.

6. Следующий шаг – связывание комнат вместе. Для этого мы строим граф, содержащий центры всех комнат при помощи триангуляции Делоне. Теперь все комнаты связаны меж собой непересекающимися линиями.

7. Поскольку нам не нужно, чтобы все комнаты были связаны со всеми, мы строим минимальное остовное дерево. В результате получается граф, в котором гарантированно можно достичь любой комнаты.

8. Дерево получается аккуратным, но скучным – никаких вам замкнутых ходов. Поэтому мы случайным образом добавляем обратно примерно 15% ранее исключённых рёбер графа. В результате получится граф, где все комнаты гарантированно достижимы, с несколькими замкнутыми ходами.

9. Чтобы превратить его в коридоры, для каждого ребра строится серия прямых линий (в форме Г), идущих по рёбрам графа, соединяющим комнаты. Тут нам пригождаются те клетки, которые остались неиспользованными (те, что не превратились в комнаты). Все клетки, накладывающиеся на Г-образные линии, становятся коридорами. А из-за разнообразия размеров клеток стены коридоров будут неровными, что как раз хорошо для подземелья.

И вот пример результата!

Осторожно — под катом много монстров анимированных гифок!