Unity + Арт

Визуально кислота должна была представлять из себя грязную воду с желтым оттенком. Вот референсы:

Кислота должна поддерживать физическое взаимодействие с объектами, которые в нее брошены: рисовать волны, пену. Так же должна быть возможность видеть сквозь грязь. Возможно в уровнях будет небольшой ветер, но это неточно.

Разработка кислоты проводилась в несколько этапов:

- разрабатывались инструменты для работы с кислотой (в основном это инструмент рисования текстурных масок пены)

- разрабатывалась кислота (работали над шейдерами, материалами, логикой взаимодействия, звуковыми эффектами)

Инструмент рисования текстурных масок пены

Механизм рисования достаточно прост.

Условно есть 2 текстуры:

- текстура маски пены (далее маска)

- текстура кисти (далее кисть)

Задача состоит в том чтобы правильно произвести операцию Blit кисти с маской (использовать для кисти соответствующие “scale” и “offset”, чтобы корректно ее спроецировать в нужную область маски).

Чтобы можно было водить кистью по модели и рисовать, нужно чтобы координаты точки пересечения модели и кисти переводились в пространство UV.

Здесь есть 2 решения по части перевода координат:

- использовать “MeshColluder” и из него получать “texcoord.xy” области пересечения луча “Raycast”. В этом случае координаты будут уже приведены к “UV” виду, нам только останется проецировать текстуру кисти в нужную область маски.

- использовать “BoxCollider” и самостоятельно переводить “worldSpace” координаты кисти к UV координатам маски.

Мы использовали второй вариант:

- к модели кислоты добавляется “BoxColider”

- делается RayCast

- worldSpace точка пересечения луча кисти и кислоты переводится в “acidLocalSpace”

- далее эта точка переводится в “UV-space”. Для этого мы делим координаты точки пересечения на размеры кислоты:

Доработчки: механизм отмены (ctrl+z)

Для ввода механизма отмены пришлось изменить подход: была создана ортографическая камера, которая рендерит только слой кистей. Размеры камеры соответствовали размерам кислоты. В области пересечения кисти и маски создавался меш кисти, который рендерился камерой, а далее делался "Blit" с маской. Таким образом появилась возможность отменять действия.

Небольшая демонстрация работы системы рисования масок:

Волны

Нами предпринимались разные попытки создания волн:

- рисования волн на тектуре кислоты

- волны созданные геометрическим шейдером поверх кислоты

- тесселяция + GPU Instancing и волны

Справа на рисунке представлена волна, которая создана геометрическим шейдером. Волна слева - плоская.

Кстати, про кубики я писал здесь: Немного о дематериализации в нашей игре

В конечном счете мы отказались от таких волн и решили сделать реалистичные волны, которые учитывают интерференцию и генерируют пену в области распространения волны.

Как работает генерация волн

Опишу это простыми словами: есть 2-х мерное уравнение “колебаний”, которое нужно решать каждый кадр. Это уравнение позволяет генерировать распространение волн. С материалом по теме вы можете ознакомиться здесь: ссылка 1

А здесь еще один отличный материал: ссылка 2

Здесь крутой пример исходного кода для Unity: ссылка 3

Мой результат генерации волны (используется стандартная тесселяция от Unity и стандартный шейдер):

Но генерация волн это еще не все. Если у вас маленький бассейн, то примера с Github должно хватить. А если нужно рендерить море или океан, то возникает масса проблем оптимизации:

- оказывается Unity не поддерживает “Tessellation + GPU Instancing of Standard shaders”

- ближние участки кислоты должны быть высокополигональными (для этого нужно использовать систему “LOD”)

- дальние волны, пену можно не рендерить

- артефакты распространения волн

Самое важное я узнал в самом конце. Unity, почему “Tessellation + GPU Instancing” не не работают со стандартными шейдерами? Для решения этой проблемы пришлось посмотреть сгенерированный код Standard-шейдера, вытащить из него то что вам нужно и вставить это в “Fragment shader”.

Структура водной поверхности, распространение воды на соседние сегменты

Водная поверхность представляет из себя NxN объектов с “LOD”. По мере удаления, объекты с LOD подменяют друг друга так, что на расстоянии X вместо 4-х различных объектов с LOD, рисуется один:

То есть водная поверхность - это “умная” сетка из разных участков воды. Допустим, вода имеет размеры 8х8 и пусть источник волн возник в ячейке [2,4]:

Тогда мы резервируем соседние N ячеек (в моем примере по одной с каждой стороны) и проецируем текстуру распространения волн на этот участок общей водной поверхности. Проекция текстуры распространения волн показана красным. То есть мы растягиваем и смещаем текстуру для каждого участка воды. Поиск зоны отрисовки волн в Unity выглядит следующим образом:

Кстати, если источник волн на к краю воды, то мы располагаем текстуру с волнами так, чтобы она не уходила за границы воды (на видео этого нет).

А здесь мы спроецировали текстуру на которой должны рисоваться волны (настроили “tilling & offset”):

Таким образом распространение волны происходит на прилегающие соседние объекты, то есть за пределы одного участка воды.

Вот результаты работы симуляции воды и тесселяции:

Генерация волн от объектов сложной формы

До этого момента я упрощенно рассказал и сослался на литературу, описывающую то как генерировать волны в виде кругов. А что если в воду упадет параллелепипед, капсула или еще какой-то объект (в том числе и невыпуклый). В этом случае форма волн должна быть соответствующей.

Чтобы добиться “реалистичной” формы волн, мы поступили следующим образом:

- падающие в воду объекты рендерятся в текстуру _FallTex. (Ортографическая камера рендерит значения глубины упавших объектов умноженные на скорость падения обьекта)

- далее текстура _FallTex размывается и результат размытия передается в текстуру волн

То есть мы вмешиваемся в процесс симуляции воды, добавляем в симуляцию новые значения (новые источники волн).

Здесь показан результат симуляции волн от объектов сложной формы:

Распространение волн на дальние сегменты

Это одна из проблемных задач. Распространение волн осуществляется за счет использования дополнительных текстур. Игрок не способен летать над водной гладью со скоростью пули и присутствовать то в одном месте, то в другом. Поэтому есть возможность переставать генерировать те волны, которые “далеко”. А распространение тех волн, которые близко, нужно плавно переносить из одного водного сегмента на другой. Здесь видно как ведет себя вода при переходе между разными участками симуляции жидкости:

Чтобы передергов с водой не было, нужно иметь 2 текстуры симулирующие жидкость. Одна из них должна симулировать жидкость, а другая должна перекопировать на себя участок с волнами при перемещении игрока (то есть при смене центрального участка воды). Если этого не делать, то возможны такие баги:

Допустим упавший в воду объект поплыл из [2,4] в [3,4] :

Тогда, чтобы сымитировать цельность водной поверхности, мы копируем часть текстуры текущей симуляции жидкости и вставляем ее во вторую текстуру. Теперь делаем вторую текстуру основной и продолжаем распространение волн на этой текстуре.

Для чего мы проводим операцию копирования? Дело в том, что нам нужно начать новую симуляцию и отобразить в ней результат старой симуляции (на рисунке выше этот результат находится в желтой зоне).

Артефакты

Если объект - источник волн расположен на границе разных водных сегментов, то при копировании текстуры распространения волны могут возникнуть артефакты:

Эти артефакты связаны с тем, что текстура волн является “Clamp”. Для устранения данных артефактов, необходимо учитывать расположение объектов (проверять расположение относительно стыков) и, в случае необходимости, исключать часть объектов из процесса симуляции волн.

Возможны ситуации, когда возникают щели. Они решаются в тесселляцинном шейдере путем уменьшения высоты отклонения волн. То есть высота волн меняется в зависимости от расстояния до камеры игрока.

Вот мои тесты тесселяции и попытки объединения Tesselation + GPU Instancing в Standard shader:

Волны от объектов разной формы:

На этом пока все!

Надеюсь статья была полезна и позволила рядовому читателю понять часть трудностей с которыми сталкиваются разработчики в процессе работы над играми :)

Ссылки на нас:

VK  //  Twitter  //  Instagram  //  DTF  //  Pikabu  //  Habr

Ресурсы и Юниты

(на данный момент)

Базовые ресурсы, от наличия которых зависит ваша жизнь:

Население (обычные люди, киборги, беженцы с других планет и т.п.) – если они все вымрут, то и вы тоже.

Деньги – их вложение окупится за 2 года, а после начнет приносить прибыль, но если вам не хватит на очередной кризис, то вы не доживете до окупаемости инвестиций.

Популярность среди населения – если вас возненавидят, это не смертельно, но вы сами уйдете с должности, т.к. в таких условиях не слишком приятно работать.

Также вы можете погибнуть в результате действий других стран, если вашей будет нечем себя защитить:

Армия – пока это просто основная сила, как сделаю все необходимое, настрою боёвку и в каждой армии по умолчанию будут: Пехота, Техника (Танки, БТР, Машины), Авиация, Артиллерия.

Ядерное оружие – ради ядерного сдерживания или чтобы отправить бомбы в регион сражения, когда станет ясно, что иначе вы проиграете.

Агенты – могут разузнать уровень военной мощи противника, незаменимы в некоторых событиях.

По поводу названия: President simulator, то это основное название, оно нужно для ASO и его я выбрал, проанализировав выдачу.

SimPre не конечное и его я выбрал, т.к. должно быть рабочее название, а PreSim занято.

Я еще думал Sci-Fi добавить, т.к. игра в этом сеттинге.

Буду рад послушать ваши варианты названия, вместо SimPre.

О сюжете игры можно прочитать тут.
Если вам интересно следить за разработкой игры, подписывайтесь на нас в ВК: https://vk.com/gamesdevs

Игра представляет из себя адвенчуру с элементами шутера в сеттинге российского киберпанк - постапокалипсиса. Работа ведется уже около полугода, основная часть задач сейчас сосредоточена на внутреннем устройстве проекта, игровых механиках, настройках систем сохранения и т.д., поэтому визуальных материалов о ходе разработки пока не так много. Но все же они есть !

В работе над новым проектом я решил уделить особое внимание игровому миру и истории. Для этого был достаточно подробно расписан сценарий и продуманы все основные события: те, что входят в игру, и даже те, что не входят и останутся за кадром. Историю хочется сделать живой и логичной, чтобы каждая деталь была связана друг с другом и привносила какой-то уникальный смысл.

Для того, чтобы можно было четче представить финальный результат, по мотивам игры потихоньку разрабатываются концепты. Не уверен, что к завершению все будет выглядеть так, как задумывалось, но создание набросков сильно упрощает процесс разработки, хотя и занимает достаточно большое количество времени.

Некоторое время назад, параллельно с основными задачами я также начал работать над текстовыми зарисовками по мотивам вселенной. На мой взгляд, небольшие записи, иногда даже вырванные из контекста, положительно влияют на восприятие мира игры и дополняют его. К тому же это помогает оформить в голове более целостную картину.

Возможно, эти фрагменты так и останутся набросками, а возможно и перерастут потом в нечто большее.

.....................................
Фрагмент.

Странные ощущения, ты в другом теле, хотя телом это все же не назовёшь. Оно в разы превосходит возможности нашего организма, не боится ни жара, ни холода. Оно может одним сокрушительным ударом забрать жизнь или спасти, укрыв собой...

Занятно, но никто не обращал особого внимания на крупную мрачную фигуру, стальной поступью вышагивающую по переходу. Окружающим я был не интересен.

Поднявшись по лестнице я оказался на поверхности . Мощный свет уличных ламп ослепил меня на несколько секунд. Перед глазами раскинулась просторная улица старого города. Здания в этом округе отличались особой колоритностью, хотя в тёмное время суток выглядели мрачновато. В целом архитектура напоминала старую сталинскую застройку спальных районов высокой этажности. Пятьдесят этажей бетона и кирпича возвышались над головой, плавно скрываясь в ночных облаках.

Высоко в небе медленно проплывала тушка аэростата, с прожекторами на борту. В прохладном воздухе моросили мелкие капли дождя, сверкающие в лучах света фонарных столбов и пестрых рекламных щитов. Мокрый асфальт , словно зеркало, отражал причудливый орнамент из ярких окон жилых домов. Улица была разделена небольшой двухполосной дорогой, по которой периодически проносились, натужно тарахтя, старые бензиновые колымаги. На противоположной стороне после массивной бетонной лестницы заметен вход в сквер и кроны деревьев. Уже более уверенным шагом я пересёк проезжую часть и направился туда.

Что-то пропищало совсем рядом. На моей руке оказался браслет, на экране которого высветилось сообщение. Прислали точный адрес.

Пройдя дальше , сквозь арку жилого дома, я оказался на небольшой площади, в центре которой располагалось странное и жутковатое сооружение. Мрачная конструкция , облепленная мониторами и чем- то напоминающая паука. Длинные металлические крепления, словно ноги цеплялись за фасады близлежащих зданий, а к корпусу крепкими нитями тянулись электрокабели.

Более полную версию, а также другие материалы по разработке можно найти на моем Patreon канале, в ВК или Инстаграм. Всем спасибо!

Собственно то, как в итоге изменился мир:

— Ладно, раз уж ты так настаиваешь, расскажи хоть, что вообще изменилось и чем различаются эти страны?

— После смерти Гитлера нацисты остановились и не стали нападать на СССР, а подчинили себе всю Европу. Так что ты остановил его и сохранил их державу, показав, что геноцид может оставаться безнаказанным.

В ответ на бомбежку Перл-Харбора США полностью уничтожили Японские острова ядерными бомбами. Это привело к смещению тектонических плит и столкнуло Северную Америку с Евразией, а Южную Америку с Африкой. Австралия столкнулась с Антарктидой, тем самым и австралийский народ был стерт с лица земли.

Сильно пострадавшие Южная Америка и Африка объединились в Афро-Америку. Что удивительно, Северная Америка почти не пострадала. Север США обвинили во всем произошедшем, они нажили себе много влиятельных врагов. Чтобы как-то снять с себя ответственность и быть защищенными от сухопутных атак хотя бы с одно стороны они объединились с Канадой, став Новой Америкой.

В тоже время вступление Китая в СССР привело к холодной войне между Великим Рейхом и СССР и дележке оставшихся стран Азии, размещению в этих странах ядерных ракет и, как следствие, возможности взаимного уничтожения.

Если вам интересно почитать историю того, как я начал разработку игры: Часть 1 и Часть 2.

А если вы еще и вконтакте есть... то мы тоже: https://vk.com/gamesdevs