रेंडर डियाब्लो ३। यह कैसे काम करता है

लोकप्रिय विश्व प्रसिद्ध खेलों के ग्राफिक इंजनों को कैसे व्यवस्थित किया जाता है? सबसे बड़ी गेमिंग कंपनियों में डेवलपर्स द्वारा कौन सी तकनीकों का उपयोग किया जाता है? क्या सुंदर गेम ग्राफिक्स बनाने के लिए आधुनिक 3 डी ग्राफिक्स की सबसे उन्नत तकनीकों को लागू करना वास्तव में आवश्यक है? हम ब्लिज़र्ड एंटरटेनमेंट से डियाब्लो 3 गेम के एक हिस्से के रेंडर के उदाहरण का उपयोग करके इन सवालों का जवाब देने की कोशिश करेंगे।

मैं लंबे समय से खेल विकास के क्षेत्र में शामिल रहा हूं, और मेरा शौक लोकप्रिय गेम उत्पादों के ग्राफिक इंजनों की रिवर्स इंजीनियरिंग है। जब डियाब्लो सीरीज़ का लंबे समय से प्रतीक्षित सीक्वल सामने आया, तो मैंने तुरंत यह पता लगाना चाहा कि डेवलपर्स ने अपने वंश में किन तकनीकों का इस्तेमाल किया है।

गेम का रेंडर Direct3D 9 तकनीक पर आधारित है। यह आपको वीडियो कार्ड के व्यापक हार्डवेयर बेस को कवर करने की अनुमति देता है, और उन्नत सुविधाएँ जो कि डी 3 डी 10 और 11 ऑफ़र की प्रायः या तो आवश्यकता नहीं होती हैं, या नौवें संस्करण में एक तरह से या किसी अन्य तरीके से लागू की जाती हैं।

छाया

सभी स्थिर स्तर की ज्यामिति के लिए, पहले से तैयार लाइटमैप का उपयोग किया जाता है। हां, हां, अच्छा पुराना तरीका जो उस समय से इस्तेमाल किया गया है जब 3 डी एक्सेलेरेटर मल्टीटेक्स्चरिंग का समर्थन करना शुरू कर दिया था।



लाइटमैप की गणना अग्रिम में 3 डी मॉडलिंग पैकेज (3ds मैक्स, माया), या अपने स्वयं के किरण अनुरेखक द्वारा स्तर संपादक में की जाती है। एक ऐसी बनावट का उपयोग कई गेम ऑब्जेक्ट्स या उनके कुछ हिस्सों के लिए किया जाता है, यदि ऑब्जेक्ट बड़ा है (उदाहरण के लिए, टेराएनर)।

गतिशील वस्तुओं (राक्षसों, चरित्र के आंकड़े) के लिए, "छाया मानचित्र" तकनीक का उपयोग करके बनाई गई गतिशील छाया का उपयोग किया जाता है (स्टेंसिल छाया आजकल लगभग कभी भी उपयोग नहीं किए जाते हैं)। डेवलपर्स ने इस क्षेत्र में क्लासिक कैनन से विचलन करने का फैसला किया, और हार्डवेयर छाया (बनावट जो बफ़र्स के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और हार्डवेयर प्रतिशत क्लोज़र फ़िल्टरिंग - पीसीएफ) का उपयोग नहीं किया, जो सभी लोकप्रिय मोबाइल कार्ड निर्माताओं द्वारा पेश किए जाते हैं। इसके बजाय, वेरिएंस शैडो मैप्स तकनीक लागू की गई थी। यह आपको छाया बनावट को मानक रूप से धुंधला करके नरम किनारों को प्राप्त करने की अनुमति देता है (क्लासिक छाया मानचित्रों के लिए, यह विधि लागू नहीं है, क्योंकि पिक्सेल की गहराई के औसत मानों का कोई मतलब नहीं है)। मैंने वीएसएम के विवरण का वर्णन नहीं किया है (लेख के अंत में उपयोगी लिंक देखें), मैं केवल यह कहूंगा कि इसके कार्यान्वयन के लिए 2 मूल्यों को संग्रहीत करना आवश्यक है: पिक्सेल गहराई और पिक्सेल गहराई। यह दूसरा मूल्य है जो इस जानकारी के भंडारण की सटीकता के लिए कठोर परिस्थितियों को निर्धारित करता है, इसलिए A32B32G32R32 फ्लोट प्रारूप की बनावट को चुना गया था। छाया की गुणवत्ता के लिए अधिकतम सेटिंग्स पर इसका आकार 2048x2048 है।



छाया मानचित्र बनाने की प्रक्रिया मानक है। हम प्रकाश स्रोत की स्थिति से एक छाया मानचित्र में एक छाया (occluders) कास्टिंग करने वाली सभी वस्तुओं को आकर्षित करते हैं। पहले और फिर लंबवत रूप से छाया मानचित्र को धुंधला करें। एक छाया (रिसीवर) प्राप्त करने वाली वस्तुओं का प्रतिपादन करते समय, मानचित्र छाया का नमूना लें, पिक्सेल की रोशनी की डिग्री निर्धारित करें और तदनुसार अंतिम रंग को गहरा करें। छाया मानचित्र का नमूना बिलिनियर फ़िल्टरिंग के साथ होना चाहिए। A32B32G32R32F प्रारूप के हार्डवेयर फ़िल्टरिंग को shader मॉडल 3.0 सक्षम वीडियो कार्ड की संपूर्ण पंक्ति द्वारा समर्थित नहीं किया जाता है, इसलिए इसे shader में प्रोग्रामेटिक रूप से कार्यान्वित किया जाता है (हालाँकि यह मेरे वीडियो कार्ड पर समर्थित है, लेकिन इस पर ध्यान नहीं दिया गया)।

छाया प्रतिपादन ऑर्थोग्राफिक प्रक्षेपण के साथ होता है, यदि छाया एक दिशात्मक स्रोत (सूर्य) से है, या शंकु के आकार (ओमेगा) के लिए परिप्रेक्ष्य है। गेम में उपयोग किए जाने वाले कैमरे की स्थिति (टॉप-डाउन व्यू की दिशा, मुख्य प्रकाश स्रोत की दिशा में मामूली कोण पर) के लिए छाया मानचित्र के परिप्रेक्ष्य विरूपण (उदाहरण के लिए, परिप्रेक्ष्य छाया मानचित्र, ट्रेपोज़ाइडल शैडो मैप्स इत्यादि) तकनीकों की आवश्यकता नहीं है और इनका उपयोग नहीं किया जाता है। क्षेत्रों में छाया के कैस्केडिंग विभाजन (कैस्केड शैडो मैप्स, पैरेलल स्प्लिट शैडो मैप्स) को उन्हीं कारणों से लागू नहीं किया जाता है।
512x512 छाया नक्शा बिना और सुचारू किए:



चौरसाई के साथ संस्करण में इलाके पैच के लिए शेड में 12 बनावट और 59 अंकगणितीय निर्देश शामिल हैं। चौरसाई के बिना, क्रमशः 10 और 29। अंकगणितीय निर्देशों में अंतर बिलिनियर फ़िल्टरिंग और वीएसएम का कार्यान्वयन है।

गतिशील प्रकाश व्यवस्था

हैरानी की बात है, सभी गतिशील प्रकाश व्यवस्था शीर्ष पर है। जैसे अच्छे पुराने दिनों में। खेल में कोई सामान्य नक्शे नहीं हैं। एक साहसिक निर्णय, लेकिन अंतिम परिणाम को देखते हुए, यह स्पष्ट है कि उन्होंने 100% का भुगतान किया। ज्यामिति में विस्तार की कमी बिल्कुल महसूस नहीं की जाती है। शीर्ष shader द्विघात क्षीणन (क्लासिक FFP सूत्र में) के साथ एक बिंदु प्रकाश स्रोत को लागू करता है, एक बेलनाकार स्रोत (यह नायक के आंतरिक सर्कल को रोशन करने के लिए एक चरित्र की रोशनी के रूप में प्रयोग किया जाता है) और दूरी पर सबसे सरल रेखीय क्षीणन के साथ 16 बिंदु स्रोतों तक।

खेल भी बड़ा प्रकाश स्रोतों को लागू करता है। इन्हें निम्नानुसार बनाया जाता है। हम प्रकाश स्रोत के स्थान पर एक गोले, या अन्य उत्तल आकृति बनाते हैं। वर्टेक्स शेडर में, हम सामान्य और कैमरा दिशा वेक्टर के आधार पर वर्टिकल के अल्फा की गणना करते हैं। उनके बीच कोण जितना बड़ा होगा, पारदर्शिता उतनी ही अधिक होनी चाहिए। हमें केंद्र से किनारों तक पारदर्शिता में वृद्धि के साथ एक पारभासी क्षेत्र मिलता है। चूँकि यह गोला स्तरीय ज्यामिति को काट देगा, इसलिए हमें स्तर की वस्तुओं और चौराहे पर छवि की एक दृश्य कलाकृति मिलती है। इस दोष को ठीक उसी तरह से ठीक किया जाता है जैसे कि तथाकथित नरम कण बनाए जाते हैं। एक नमूना गहराई बफर से लिया गया है और गाया पिक्सेल की गहराई के साथ तुलना में है। यदि मान करीब हैं, तो अल्फा को संशोधित करना (इसे शून्य तक कम करना), हम ज्यामिति के चौराहे को अदृश्य बनाते हैं।



विशेष प्रभाव

दिलचस्प प्रभावों में से, अनुमानित बनावट को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। पृथ्वी की सतह पर विभिन्न खेल मंत्रों की बनावट लागू करने के लिए (उदाहरण के लिए, एक बर्बर की चीखें, जहर की गड़गड़ाहट, राक्षसों के उग्र मार्ग, आदि), इन सभी प्रभावों को एक अलग बनावट में प्रस्तुत किया गया है:



फिर, पूरे ज्यामिति को फिर से प्रस्तुत किया जाता है, जिस पर अनुमानित ग्राफिक प्रभावों के साथ निर्मित संचयी छवि का उपयोग करके प्रोजेक्टिव टेक्सचरिंग किया जाना चाहिए। अल्फा चैनल पर इमेज मिक्सिंग की जाती है।

कुछ प्रभावों के लिए (पोस्ट-प्रोसेस, विशेष रूप से), किसी बिंदु पर दृश्य की गहराई पर जानकारी की आवश्यकता होती है। मानक Direct3D 9 उपकरण आपको बाद में पढ़ने के लिए बनावट के रूप में गहराई बफर प्राप्त करने की अनुमति नहीं देते हैं। R32F प्रारूप की बनावट में पिक्सेल गहराई के उत्पादन के साथ एक स्पष्ट विकल्प पूरे दृश्य को फिर से प्रस्तुत करना होगा। यह विधि ज्यादातर मामलों में अस्वीकार्य है, क्योंकि रेंडर किए गए ज्यामिति को दोगुना करने से खेल के समग्र प्रदर्शन पर बहुत असर पड़ेगा। ग्राफिक्स कार्ड निर्माता लंबे समय से इस समस्या के बारे में जानते हैं, और विशेष बनावट प्रारूप पेश करते हैं जो दोनों को एक छायादार में बनावट के रूप में और प्रतिपादन के लिए गहराई बफर के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इन स्वरूपों में से एक तथाकथित INTZ प्रारूप है। यह तब डियाब्लो III में उपयोग किया जाता है। इस प्रकार की बनावट का उपयोग दृश्य को गहराई से बफर के रूप में प्रस्तुत करते समय किया जाता है, और फिर इससे प्राप्त मूल्यों को शेड्स में प्राप्त किया जा सकता है, जहां गहराई से जानकारी की आवश्यकता होती है। मुझे नहीं पता कि हार्डवेयर पर कैसे प्रस्तुत करना है जो INTZ बनावट का समर्थन नहीं करता है (सभी shader मॉडल 3 वीडियो कार्ड इस "हैक" का समर्थन नहीं करते हैं), मेरे पास ऐसे समर्थन के बिना वीडियो कार्ड नहीं है। शायद एक अतिरिक्त पास किया जाता है, या प्रभाव, गहराई के आधार पर, अलग तरीके से लागू किया जाता है, या पूरी तरह से बंद कर दिया जाता है।

कर्सर के नीचे वस्तुओं को हाइलाइट करना चयनित ऑब्जेक्ट को एक अलग बनावट में प्रस्तुत करके कार्यान्वित किया जाता है। इस मामले में, सबसे सरल शेडर का उपयोग किया जाता है - अल्फा चैनल को यूनिट का आउटपुट लक्ष्य प्रदान करता है, और आरजीबी चैनलों में हाइलाइट रंग। फिर परिणामस्वरूप बनावट क्षैतिज और लंबवत रूप से धुंधला हो जाती है। प्रभाव को सही ढंग से लागू करने और अंतिम छवि प्राप्त करने के लिए, आपको केवल ऑब्जेक्ट का प्रभामंडल छोड़ना होगा, लेकिन इसका मुख्य सिल्हूट नहीं। मूल (धुंधली नहीं) छवि होने के बाद, अंतिम सम्मिश्रण इस बनावट में अल्फा चैनल मान की जांच करता है। यदि यह 1 है (इस पिक्सेल में कोई ऑब्जेक्ट है), तो आउटपुट अल्फा चैनल शून्य पर सेट है। यदि मान 0 है (इस पिक्सेल में कोई वस्तु नहीं है), तो धुंधली बनावट के अल्फा चैनल का उपयोग किया जाता है।



प्रक्रिया के बाद के प्रभाव

खेल के बाद प्रक्रिया प्रभाव की राशि का दावा नहीं कर सकते। पूरे शस्त्रागार में खिले हुए थे, फुल स्क्रीन विरूपण और फुल-स्क्रीन एंटी-अलियासिंग ने एफएक्सएए तकनीक का उपयोग किया। शास्त्रीय योजना के अनुसार विकृति को लागू किया जाता है। हम उन कणों को आकर्षित करते हैं जो एक विशेष बनावट में अंतिम तस्वीर (उदाहरण के लिए गर्म हवा) में विरूपण का परिचय देना चाहिए। रिकॉर्ड किए गए डेटा बनावट निर्देशांक के यू और वी ऑफसेट हैं। अगले पूर्ण-स्क्रीन मार्ग में, हम इस बनावट का उपयोग करते हैं और दृश्य की मुख्य छवि का नमूना करने के लिए बनावट निर्देशांक को स्थानांतरित करते हैं।



फुल-स्क्रीन एंटी-अलियासिंग भी एक प्रक्रिया के बाद प्रभाव के रूप में किया जाता है। इसके कई कारण हैं। INTZ डेप्थ बफर का उपयोग करना असंभव हो जाता है (आप बाद में इसे नॉन-मल्टीसमॉप्ड INTZ टेक्सचर में कॉपी करने के लिए एक शुद्ध मल्टीसमॉप्ड INTZ डेप्थ बफर नहीं बना सकते हैं), और शैडो मैप में बहुत सारी मेमोरी लगेगी (मुझे याद है कि इसका फॉर्मेट A32R32G32B32F है, अर्थात् पिक्सेल प्रति 16 बाइट्स। )। गेम में फुल-स्क्रीन एंटी-अलियासिंग फास्ट एप्रोक्सिमेट एंटी-एलियासिंग (एफएक्सएए) तकनीक का उपयोग करके बनाया गया है।



ज्यामिति और सामग्री

गेम मॉडल के सभी डेटा टॉप को कैश-फ्रेंडली 32 बाइट्स फॉर्मेट में पैक किया जाता है। अपवाद एनिमेटेड मॉडल हैं, 48 हैं। अतिरिक्त डेटा हड्डियों और उनके सूचकांकों का वजन है। खेल कंकाल एनीमेशन का उपयोग करता है, जिसे shader में किया जाता है। इस कारण से, एनिमेटेड मॉडल के लिए, बिंदु स्रोतों की संख्या सात तक सीमित है, प्रकाश स्रोतों और अस्थि मैट्रीस के मापदंडों के भंडारण के लिए निरंतर रजिस्टरों की कमी के कारण।

ड्रा कॉल की कुल संख्या छोटी है। मान 300-800 डीआईपी से होता है, जो एक अच्छा संकेतक है।

Uber-shader तकनीक का उपयोग करके शेड बनाए जाते हैं, अर्थात प्रीप्रोसेसर डिफाइन के एक सेट को एन्यूमरेट करके एक प्रभाव के कई वेरिएंट का संकलन। उदाहरण के लिए, प्रभाव कोहरे के साथ और बिना, छाया के साथ और बिना, लाइटमैप के साथ और बिना हो सकता है। कोहरे, छाया और बिजली के लिए फार्म का एक निश्चित परिभाषित है: #define USE_FOG 1. शैडर बॉडी में, कोहरे को लागू करने के लिए जिम्मेदार कोड ब्लॉक को #if USE_FOG ... #Dif ब्लॉक के अंदर निष्पादित किया जाता है। इस प्रकार, USE_FOG 1/0 के मान को बदलते हुए, हमें कोहरे के साथ और बिना एक शेडर मिलता है। सभी प्रभाव एक समान तरीके से किए जाते हैं। सभी शेडर विकल्पों की असेंबली प्रणाली परिभाषित मूल्यों के पूरे सेट पर स्वचालित रूप से पुनरावृत्ति करती है, और प्रत्येक सेट के लिए एक शेडर संकलित करती है।

उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस

इन-गेम इंटरफ़ेस स्क्रीन पर काफी मानक रूप से प्रस्तुत किया गया है। ड्रा कॉल (डीआईपी कॉल) को कम करने के लिए तत्वों का एक विशेष समूह नहीं देखा गया है। मैं पाठ के प्रतिपादन पर ध्यान देना चाहूंगा। प्रतिपादन के लिए पात्रों को तैयार करना स्केलएफ़एफ़आर जीएफएक्स में इस्तेमाल की जाने वाली विधि के समान है। सभी अद्वितीय वर्ण एक अलग बनावट में तैयार किए गए हैं, और इस बनावट का उपयोग पहले से ही पाठ को प्रस्तुत करने के लिए किया जाता है। पाठ रेंडर की समानता के बावजूद, स्केलएफ़फॉर्म का उपयोग नहीं किया जाता है।

अंतभाषण

रेंडर खुद एक अच्छा प्रभाव छोड़ता है। पुराने स्कूल और कुछ आधुनिक रुझानों का ऐसा मिश्रण। एक खूबसूरत तस्वीर के साथ ऊंचाई पर प्रदर्शन (जैसा कि वास्तव में ब्लिज़ार्ड के खेल के साथ, वास्तव में)। इस पूरे सौंदर्य में एक बड़ी भूमिका कलाकारों और डिजाइनरों के काम की है। डियाब्लो III एक बार फिर साबित करता है कि बहुत सुंदर ग्राफिक्स एक बहुत उच्च तकनीक रेंडर पर नहीं किया जा सकता है।

उपयोगी लिंक
- वेरिएंस शैडो मैप्स। www.punkuser.net/vsm
- एफएक्सएए। developer.download.nvidia.com/assets/gamedev/files/sdk/11/FXAA_WhitePaper.pdf
- प्रसिद्ध GPU हैक की एक सूची। aras-p.info/texts/D3D9GPUHacks.html