Minhas ferramentas e técnicas preferidas para desenvolvimento procedural de jogos

• Visão geral do projeto

  • Venho trabalhando há alguns anos em cenas e fases 3D executadas no navegador
  • No início, eram demos individuais, mas aos poucos evoluíram para projetos mais parecidos com jogos interconectados
  • Uso técnicas procedurais e generativas para implementar certos elementos

• Shaders + Textures

  • A maioria das texturas é projetada para não ter emendas, de modo que padrões não fiquem visíveis mesmo em áreas grandes
  • Crio shaders personalizados em Three.JS para fornecer funcionalidades adicionais

• Triplanar Mapping

  • Permite aplicar texturas a meshes sem mapa UV, sendo útil para terrenos gerados proceduralmente
  • Pode ser implementado de forma simples e aplicado a vários tipos de mesh
  • Usa a função pow() para ajustar os pesos, melhorar a qualidade e otimizar o desempenho

• Hex Tiling

  • Algoritmo que esconde a repetição de texturas sem emendas
  • Foi portado como uma biblioteca independente que pode ser integrada facilmente a projetos em Three.JS
  • Requer mapa UV e tem alto overhead de desempenho

• Depth Pre-Pass

  • Para melhorar o desempenho, renderiza a cena duas vezes para registrar a profundidade dos pixels
  • Em cenas com muito overdraw, pode melhorar o desempenho em mais de 30%

• AI-Powered PBR Texture Synthesis

  • Usa texturas geradas por IA para elevar a qualidade da cena
  • Usa DeepBump e Materialize para gerar mapas PBR

• Volumetric Fog/Clouds

  • Desenvolve shaders que adicionam nuvens ou neblina à cena
  • Usa lookups de ruído com LoD para adicionar várias funcionalidades

• Meshes + Geometry

  • Pesquisa técnicas para gerar e deformar meshes em tempo de execução
  • Gera proceduralmente principalmente elementos decorativos ou de fundo

• LoD Terrain

  • Gera terreno com funções de ruído e ajusta dinamicamente a resolução conforme a distância da câmera

• Procedural Mesh Processing + Manipulation Pipeline

  • Constrói um pipeline para subdividir e deformar meshes low-poly de forma procedural
  • O tratamento de normais exige muito esforço

• Future Work

  • Planeja usar Constructive Solid Geometry (CSG) para unir ou recortar meshes
  • Pretende portar para Rust para obter um entendimento melhor

Resumo do GN⁺

• Este artigo apresenta várias técnicas e ferramentas úteis para desenvolvimento procedural de jogos
• Técnicas de texturização como Triplanar Mapping e Hex Tiling melhoram ao mesmo tempo desempenho e qualidade
• Geração de texturas com IA e shaders de Volumetric Fog/Clouds aumentam o realismo da cena
• Trabalhos futuros como Constructive Solid Geometry têm grande potencial para deformação de meshes
• Projetos com funcionalidades semelhantes incluem o ProBuilder da Unity e o Houdini

[GN⁺]

Opinião do Hacker News

• Já tive experiência tentando fazer geração procedural no passado

  • Especialmente tentando criar árvores legais
  • Senti falta de uma boa forma de conectar geometria com facilidade
  • Criar dois cilindros é fácil, mas conectá-los é muito difícil
  • Em teoria, CSG poderia preencher essa lacuna, mas é difícil porque precisa modelar em forma 3D
  • Tentei criar uma rotina para conectar dois loops, mas não funcionou bem
  • Mais tarde, quero fazer um jogo em que um sistema modular de geração procedural funcione de forma espontânea

• Boa geração de terreno não é simples

  • É difícil tanto na escala do mundo quanto na altura dos olhos
  • Abordagens simples geram height maps irregulares que quase não se parecem com a realidade
  • Dwarf Fortress começa com um deslocamento de ponto médio básico e faz muitas personalizações em cima disso

• É um ótimo texto sobre técnicas procedurais na web

  • Se você tem interesse em um editor WIP de níveis de RPG procedural, recomendo dar uma olhada em https://github.com/gamedevgrunt/3D-Action-RPG-JavaScript

• Tive experiências mistas com o uso de depth prepass

  • Nas poucas vezes em que tentei, não senti grandes ganhos de desempenho em GPUs desktop de nível intermediário a avançado
  • Não tenho certeza do motivo, mas pode ser porque o early-Z rejection já economizava chamadas do pixel shader
  • Em geral, renderizo meshes opacas da frente para trás
  • Para ser justo, meus experimentos foram no contexto de aplicações CAD/CAM, não de jogos
  • As cenas tinham pouca textura e geometria com número de polígonos muito alto, ao contrário de ambientes típicos de jogos

• Como artista 3D, achei o artigo muito interessante

  • Bons artigos sobre esse tema são muito raros
  • Pretendo experimentar o Three.js