Необходимо разработать простой игровой движок, применив техники работы с 2D и 3D графикой, освещением, шейдерами и трассировкой лучей. В результате должен получится простой движок, с возможностью работы с камерой, объектами и освещением.
Основные задачи:
1. Создать базовую архитектуру игрового движка с поддержкой 3D-сцен.
2. Реализовать систему рендеринга с использованием подходов: рендеринг
через растризацию и трассировку лучей.
3. Настроить камеру и систему управления ею.
4. Реализовать поддержку базовых игровых объектов и взаимодействие с ними.
5. Обеспечить работу с несколькими типами источников света.
6. Оптимизировать производительность движка (по возможности).
Этап 1. Архитектура игрового движка
1. Инициализация системы:
Создайте основную структуру движка. Включите в нее следующие компоненты:
Рендеринг: модуль, отвечающий за отрисовку сцен.
Физика (опционально): простой модуль для расчета столкновений объектов
(например, сферы и плоскости).
Игровая логика: управление взаимодействием объектов сцены и правил игры.
Загрузчик файлов формата OBJ для добавления их на сцену
2. Менеджер сцены:
Разработайте систему для управления игровыми сценами. Сцена должна
содержать:
Объекты (3D-модели).
Источники света
Камеру
Этап 2. Рендеринг сцены
1. Рендеринг через растризацию:
Реализуйте базовый алгоритм отрисовки сцены с использованием растризации.
Включите поддержку:
Основных 3D-примитивов (сферы, кубы, плоскости и т.д.).
Затенения (Flat или Gouraud shading).
Простого освещения: направленный источник света и точечные источники
света.
2. Трассировка лучей (Ray Tracing):
Добавьте возможность рендеринга сцены через трассировку лучей. Это может быть
отдельный режим движка. Обеспечьте:
Поддержку отражений и теней.
Простые материалы (зеркальные и матовые).
Реализацию хотя бы одного эффекта: преломления или каустики
(опционально).
3. Шейдеры:
Напишите простые вершинные и фрагментные шейдеры для объектов сцены.
Реализуйте:
Диффузное и зеркальное освещение.
Управление цветами материалов через шейдеры.
Этап 3. Работа с камерой
1. Базовое управление камерой:
Реализуйте систему управления камерой, которая позволяет:
● Перемещаться по сцене (WASD или стрелки).
● Изменять угол обзора (вращение камеры мышью).
● Масштабировать изображение (например, через колесо мыши).
2. Проекции:
Реализуйте возможность переключения между ортографической и перспективной
проекциями для камеры.
Этап 4. Работа с объектами и освещением
1. Игровые объекты:
Реализуйте возможность добавления объектов в сцену через код или файл
конфигурации. Объекты должны иметь:
● Позицию, вращение, масштаб.
● Взаимодействие с источниками света (освещаться).
2. Освещение:
Настройте работу нескольких типов источников света:
Направленный свет (Directional Light): влияет на всю сцену.
Точечный свет (Point Light): создаёт затухающее освещение, которое зависит от
расстояния до объекта.
● Прожектор (Spotlight): освещает только определенную область сцены.
3. Тени:
Добавьте поддержку теней для объектов сцены. Это могут быть простые тени для
начала, например, только от одного источника света (опционально).
Этап 5. Оптимизация и улучшение производительности
1. Уменьшение количества рендеринговых вызовов:
Постарайтесь уменьшить количество вызовов отрисовки для повышения
производительности движка.
2. Ограничение глубины трассировки лучей:
Если вы используете трассировку лучей, реализуйте ограничение глубины лучей для
ускорения работы.
3. Профилирование производительности:
Реализуйте базовое профилирование кадров (FPS) и времени рендеринга для
отслеживания производительности движка.
Этап 6. Разработка простого интерфейса
1. Игровой интерфейс:
Реализуйте базовый интерфейс (HUD), который показывает информацию о текущем
состоянии игры, например, FPS или количество объектов в сцене.
2. Меню настроек:
Сделайте меню, где можно будет изменять параметры графики (например, качество
теней, включение/отключение трассировки лучей).
Финальная задача: создание мини-игры
Используя созданный вами игровой движок, реализуйте простую игру. Она должна
включать:
Сцену с несколькими объектами (например, движущиеся или статичные
препятствия).
Управление игроком (например, от первого лица с возможностью перемещения
камеры).
Взаимодействие с объектами (например, сбор предметов или избегание
препятствий).
