SS133D
Добавлен ZLOI_DED,
опубликован
Записки велосипедиста #2 - Внутренности игровых движков
Здравствуй, %username%!
Этот ресурс - продолжение цикла познавательных "Записок велосипедиста", в котором я рассказываю про свои "приключения" и даю ссылки на интересные материалы для домашнего изучения.
Этот ресурс - продолжение цикла познавательных "Записок велосипедиста", в котором я рассказываю про свои "приключения" и даю ссылки на интересные материалы для домашнего изучения.
Дисклеймер
Если Ваши grammar Nazi's чувства не позволяют вам наблюдать жаргонизмы и некоторые случайные орфографические или пунктуационные ошибки - немедленно крикните три раза "Ко-ко-ко", позвоните по номеру 03, сообщите своё текущее местонахождение и объясните прибывшим специалистам суть Вашей проблемы.
Вступление
Доброго времени суток!
Сегодняшний номер, как я и обещал, будет более практикоориентирован.
Кода не будет,так как нефиг, рано ещё код смотреть! Батя в вашем возрасте кушал кислоту и тыкал иглой в перфокарты, а о коде мог только мечтать! Так что нефиг, рано ещё!
Сегодня мы поговорим о программных внутренностях игровых движков. Итак, приступим.
Сегодняшний номер, как я и обещал, будет более практикоориентирован.
Кода не будет,
Сегодня мы поговорим о программных внутренностях игровых движков. Итак, приступим.
На кой мне сдался ты, товарищ?
Собственно. Игровой движок - инструмент, который облегчает процесс создания в первую очередь технической части игр.
Из чего состоит эта техническая часть? Мы можем понять это исходя из того, что умеет любая игра:
Из чего состоит эта техническая часть? Мы можем понять это исходя из того, что умеет любая игра:
- Узнавать о том что игрок нажал клавишу на клавиатуре, кликнул кнопку на мышке или использовал любой другой источник ввода.
- Обрабатывать эту информацию, переводя непонятные для игры события, в понятные. Например: игра не понимает что значит "Ctr + 1", но обработав это сочетания в соответствии с контекстом мы можем получить то, что понимает игра: "Выбрать войска на карте, принадлежащие к группе 1".
- Исполнять действия, связанные с этим событием. Например, в соответствии с предыдущим событием, игра убирает текущее выделение, получает все войска, входящие в группу 1, каждого выделяет и переносит фокус камеры на одного из них.
- Исполнять всякие другие действия, предусмотренные замыслом игры. Например менять день на ночь или обрабатывать столкновения объектов в игровом мире.
- Уведомлять игрока о событиях, произошедших в игровом мире. Это рендеринг (прорисовка) мира на экран монитора, звуки из колонок, вибрация на геймпаде и прочее, из чего игрок получает информацию от игры.
Именно постоянное чтение ввода и вывод делают игру интерактивной.
И с каждым из пунктов, игровой движок может оказать вам неоценимую помощь, взяв на себя большую часть, а то и полностью автоматизировав и унифицировав то, что лежит в основе этих пунктов, предоставляя вам каркас, который содержит всё, для того, чтобы сделать процесс разработки игры легче!
И что это за магия?
Для выполнения своей миссии, игровые движки организуют в той или иной мере обособленные системы, из которых очень часто можно выделить следующий список:
- Контроллер игрового процесса (ядро) - организует работу пользователя с движком, определяет ход выполнения игровой программы, управляет работой других систем.
- Система событий - используется другими системами движка для общения между собой.
- Система отладки, профилирования и обработки ошибок - записывает системные события, ошибки и осуществляет мониторинг памяти и прочих ресурсов, используемых движком.
- Система ввода - получает события от устройств ввода, обрабатывает и передаёт их в систему событий.
- Система ассетов - управляет загрузкой и выгрузкой в память любых ресурсов. Облегчает работу с этими ресурсами.
- Менеджер сцены - управляет сценами и игровыми объектами/сущностями на этих сценах.
- Физический движок - симулирует физические явления игрового мира, управляя игровыми объектами.
- Система анимаций - позволяет анимировать модели, текстуры и в идеале что угодно.
- Звуковой движок - позволяет воспроизводить любые виды музыки и звуковых эффектов, симулирует физические явления, связанные со звуком в игровом мире.
- Визуализатор - превращает сцену, на которую он смотрит с определённого ракурса, в картинку, которая затем, например, попадает на экран монитора.
- Сетевой движок - позволяет использовать сетевые подключения для создания многопользовательских игр.
- Скриптовый движок - интерпретирует маленькие DSL-программы (скрипты) и применяет описанную в них логику в контексте игры.
- Система игрового ИИ - облегчает работу с игровым ИИ.
Это очень сжатое описание основных подсистем движка. Каждая из этих систем, в свою очередь может состоять из множества других. Некоторые из систем работают каждую итерацию игрового цикла (тик) (физический движок к примеру), некоторые - работают при смене сцены или других событиях (например система ассетов).
Кроме того отдельно можно выделить утилиты, являющиеся в некотором роде библиотеками. Их назначение - облегчить некоторые операции, но в отличии от систем движка, утилиты можно не использовать вообще. Например: класс, содержащий методы, упрощающий какие-то вычисления. Движок может его не использовать, а разработчик в свою очередь может им воспользоваться.
Кроме того отдельно можно выделить утилиты, являющиеся в некотором роде библиотеками. Их назначение - облегчить некоторые операции, но в отличии от систем движка, утилиты можно не использовать вообще. Например: класс, содержащий методы, упрощающий какие-то вычисления. Движок может его не использовать, а разработчик в свою очередь может им воспользоваться.
Многабукаф, но я осилил. Что дальше?
Я тоже. А дальше...
Дальше только ещё больше букаф. А вы что предполагали?
Теперь мы плавно подъехали к вопросу: как же эти системы взаимодействуют между собой в игре?
На этот простой вопрос, у каждого движка может быть свой ответ.
Однако в целом, мы можем заметить сходства каждого движка. Они заключаются в порядке исполнения итоговой игровой программы (и на этом очень часто заканчиваются):
Дальше только ещё больше букаф. А вы что предполагали?
Теперь мы плавно подъехали к вопросу: как же эти системы взаимодействуют между собой в игре?
На этот простой вопрос, у каждого движка может быть свой ответ.
Однако в целом, мы можем заметить сходства каждого движка. Они заключаются в порядке исполнения итоговой игровой программы (и на этом очень часто заканчиваются):
- Игрок запускает игру
- Из кода игры (или сразу) запускается ядро, которое сразу же инициализирует системы движка
- Управление возвращается в код игры для инициализации систем самой игры
- Ядро заканчивает инициализацию систем и запускает игровой цикл
- Каждый тик:
- Система ввода получает события ввода от устройств ввода, а также обновления состояния от сетевого движка.
- Управление возвращается в код игры и в скриптовый движок для выполнения необходимых операций
- Движок передаёт управление физическому движку, системе анимаций и прочему вычисляющему сброду
- На основе нового состояния, движок при помощи звукового движка и визуализатора, выдаёт результат работы игроку
- После того как игровой цикл был остановлен, управление передаётся коду игры для того, чтобы игра могла остановить свои системы
- Затем происходит остановка систем движка и возвращение в код игры (где уже завершается программа)
Это простейший алгоритм работы клиентской версии игры. Для серверной версии нет необходимости выводить что-либо на экран. Только получать от программ-клиентов данные, обрабатывать и отсылать им своё состояние.
Вроде не сложно...
Именно. В этом нет ничего сверхсложного.
И теперь, когда мы поняли как устроены типичные игровые движки в целом, можно приступать к их детальному разбору.
И теперь, когда мы поняли как устроены типичные игровые движки в целом, можно приступать к их детальному разбору.
Должен предупредить, что в последующих номерах вы столкнётесь с программным кодом, написанным на Java, поэтому я настоятельно рекомендую заранее получить базовое представление об этом языке и принципах его работы.
Линк тайм
По Java ресурсов полно в интернете, что аж блюёт, но рекомендую:
Теперь по теме:
Если есть дополнения - предлагайте :)
В каждом номере мы будем анализировать существующие подходы и делать то, что уже сделано, но как можно лучше.
Если Вам интересна данная тема - не стесняйтесь и жмите "Мне нравится" :3
Если Вам интересна данная тема - не стесняйтесь и жмите "Мне нравится" :3
Я долго думал насчёт того о чём писать следующий номер и понял, что лучше будет спросить об этом у вас, дорогие друзья!
Опрос: О чём делать следующий номер?
1.
Подробнее об игровом цикле и взаимодействии компонентов (на примерах)
2.
Об известных компонентах, используемых во многих игровых движках (Bullet, OpenGL/Direct3D, FMOD, Havok, PhysX и иже с ними)
3.
Об истории игровых движков (это вообще кому-нибудь интересно?)
4.
Обо всех перечисленных системах в отдельности
5.
Написал в комментариях
`
ОЖИДАНИЕ РЕКЛАМЫ...
Чтобы оставить комментарий, пожалуйста, войдите на сайт.
Вроде все, что с первого раза на глаза попалось, завтра перечитаю еще раз.
prog:
prog:
ZLOI_DED:
Очень интересно узнать про реализацию сетевого движка.
Отредактирован ZLOI_DED
Многопоточность - относится к устройству контроллера игрового процесса (ядру). Отдельно выделить нельзя.
Система работы с шейдерами - это часть визуализатора.
Про систему событий и сетевой движок... я специально сказал что данный список можно выделить очень часто. Т.е. не все так делают, но большинство.
Про спец. форматы - это обзорный номер. Не знаю почему они ими "грешат", но это так или иначе часть системы ассетов.
Благодарю)
А вот шейдеры привязаны к визуализатору и поэтому выделить их в отдельную систему не получается.
Хорошо. А что интересно? Как взаимодействуют клиент и сервер, какие протоколы используются, в чём их преимущества или всё сразу?)
Отредактирован ZLOI_DED
А вообще можно переименовать в менеджер игровых сущностей, да, согласен.
Я понял о чём ты и это в действительности основывается на менеджменте сцены (всё-таки верну это название... оно правильнее будет), системе событий и устройстве ядра.
Просто я не предполагал управление сущностями вне какого-либо контекста, от которого они зависят, поэтому и поместил их внутрь управления сценой.
Если ты имеешь ввиду подход к построению игровой логики, а не конкретную систему движка, то это материал для ещё одного номера, в котором надо обозреть также и другие подходы, сравнить их, определить преимущества и недостатки каждого и т.п.
Так что благодарю, обязательно упомяну об этом подходе в одном из следующих номеров)