Meine bevorzugten Tools und Techniken für die prozedurale Spieleentwicklung

• Projektüberblick

  • Ich habe über mehrere Jahre hinweg an 3D-Szenen und Levels gearbeitet, die im Browser laufen
  • Anfangs begann alles mit einzelnen Demos, entwickelte sich aber nach und nach zu stärker miteinander verbundenen, spielähnlichen Projekten
  • Dabei habe ich prozedurale und generative Techniken eingesetzt, um bestimmte Elemente umzusetzen

• Shaders + Textures

  • Die meisten Texturen sind nahtlos gestaltet, sodass selbst auf großen Flächen keine sichtbaren Muster entstehen
  • In Three.JS wurden benutzerdefinierte Shader erstellt, um zusätzliche Funktionen bereitzustellen

• Triplanar Mapping

  • Ermöglicht das Aufbringen von Texturen auf Meshes ohne UV-Map und ist daher nützlich für prozedural generiertes Terrain
  • Lässt sich einfach implementieren und auf verschiedene Meshes anwenden
  • Mit der Funktion pow() werden Gewichtungen angepasst, um die Qualität zu verbessern und die Performance zu optimieren

• Hex Tiling

  • Ein Algorithmus, der die Wiederholung nahtloser Texturen verbirgt
  • Wurde als eigenständige Bibliothek portiert, die sich leicht in Three.JS-Projekte integrieren lässt
  • Erfordert eine UV-Map und verursacht einen hohen Performance-Overhead

• Depth Pre-Pass

  • Zur Performance-Steigerung wird die Szene zweimal gerendert, um die Tiefenwerte der Pixel aufzuzeichnen
  • In Szenen mit viel Overdraw kann das die Performance um mehr als 30 % verbessern

• AI-Powered PBR Texture Synthesis

  • Mit AI-generierten Texturen wird die Qualität der Szene erhöht
  • DeepBump und Materialize werden verwendet, um PBR-Maps zu erzeugen

• Volumetric Fog/Clouds

  • Es wurden Shader entwickelt, um der Szene Wolken oder Nebel hinzuzufügen
  • Mithilfe von LoD-Noise-Lookups wurden verschiedene zusätzliche Funktionen ergänzt

• Meshes + Geometry

  • Es wurden Techniken untersucht, um Meshes zur Laufzeit zu erzeugen und zu verformen
  • Prozedural erzeugt werden dabei vor allem Dekorationen oder Hintergrundelemente

• LoD Terrain

  • Terrain wird mit Noise-Funktionen erzeugt, wobei die Auflösung dynamisch an die Entfernung zur Kamera angepasst wird

• Procedural Mesh Processing + Manipulation Pipeline

  • Es wurde eine Pipeline aufgebaut, um Low-Poly-Meshes prozedural zu unterteilen und zu verformen
  • Die Behandlung der Normalen erfordert dabei erheblichen Aufwand

• Future Work

  • Geplant ist der Einsatz von Constructive Solid Geometry (CSG), um Meshes zusammenzuführen oder auszuschneiden
  • Außerdem ist eine Portierung nach Rust geplant, um ein tieferes Verständnis zu gewinnen

Zusammenfassung von GN⁺

• Dieser Artikel stellt verschiedene Techniken und Tools vor, die für die prozedurale Spieleentwicklung nützlich sind
• Texturierungstechniken wie Triplanar Mapping und Hex Tiling verbessern gleichzeitig Performance und Qualität
• AI-gestützte Texturerzeugung sowie Volumetric Fog/Clouds-Shader erhöhen den Realismus der Szene
• Zukünftige Arbeiten wie Constructive Solid Geometry bieten großes Potenzial für die Verformung von Meshes
• Projekte mit ähnlichen Funktionen sind unter anderem Unitys ProBuilder und Houdini

[GN⁺]

Hacker-News-Kommentar

• Habe in der Vergangenheit schon einmal mit prozeduraler Generierung experimentiert

  • Insbesondere habe ich versucht, beeindruckende Bäume zu erstellen
  • Ich hatte das Gefühl, dass es an einfachen Methoden mangelt, Geometrie miteinander zu verbinden
  • Zwei Zylinder zu erzeugen ist einfach, sie miteinander zu verbinden ist jedoch sehr schwierig
  • Theoretisch könnte CSG diese Lücke schließen, aber das ist schwierig, weil man in 3D-Formen modellieren muss
  • Ich habe versucht, eine Routine zu schreiben, die zwei Loops verbindet, aber sie hat nicht gut funktioniert
  • Später würde ich gern ein Spiel machen, in dem ein modulares prozedurales Generierungssystem von selbst funktioniert

• Gute Terrain-Generierung ist nicht einfach

  • Sowohl im Maßstab einer ganzen Welt als auch auf Augenhöhe ist sie schwierig
  • Ein einfacher Ansatz erzeugt eine holprige Heightmap, die der Realität kaum ähnelt
  • Dwarf Fortress startet mit grundlegender Midpoint Displacement und ergänzt darauf viel kundenspezifische Arbeit

• Ein großartiger Beitrag über prozedurale Techniken im Web

  • Wer sich für einen prozeduralen RPG-Level-Editor in Arbeit interessiert, sollte sich https://github.com/gamedevgrunt/3D-Action-RPG-JavaScript ansehen

• Ich habe gemischte Erfahrungen mit dem Einsatz eines Depth Pre-Pass gemacht

  • Bei einigen Versuchen habe ich auf Desktop-GPUs der mittleren bis oberen Klasse keinen großen Performance-Gewinn festgestellt
  • Ich bin mir nicht sicher, warum, aber es könnte daran liegen, dass durch Early-Z-Rejection bereits Pixel-Shader-Aufrufe eingespart wurden
  • Normalerweise rendere ich opake Meshes von vorne nach hinten
  • Fairerweise muss man sagen, dass meine Experimente im Kontext von CAD/CAM-Anwendungen und nicht von Spielen stattfanden
  • Die Szenen hatten im Gegensatz zu typischen Spielumgebungen nur minimale Texturen und Geometrie mit sehr hoher Polygonzahl

• Als 3D-Artist war das ein sehr interessanter Artikel

  • Gute Artikel zu diesem Thema sind äußerst selten
  • Ich werde wohl einmal Three.js ausprobieren