Шейдеры в игровом дизайне: Происхождение, типы дизайна и как создать свой собственный

Что такое шейдеры в играх?

Когда вы видите термин "шейдер" в видеоигре, это программа, используемая для рендеринга различных пикселей. Шейдеры в играх используются для детализации теней, освещения, градиентов текстур и многого другого. Однако они могут делать гораздо больше, чем их тезка.

Шейдеры часто можно встретить в модах для таких игр, как Minecraft, превращающих скучную, пиксельную игру в потрясающий, пронизанный солнцем пейзаж.

Что умеют шейдеры?

Иногда в играх используются простые шейдеры, в других случаях они могут показаться чрезвычайно сложными. Готовый продукт шейдерной программы часто впечатляет, демонстрируя игровые объекты или окружение с правильным освещением и затенением.

Благодаря своему языку кодирования шейдеры превращают скучные и унылые окружения, которым, возможно, не хватало целостного вида, в потрясающе красивые произведения искусства. Y Вы увидите разницу, если выкрутите настройки графики до конца в визуально впечатляющей игре. Без шейдеров и других аспектов игра, вероятно, выглядит довольно плоско.

Шейдеры обходят жесткое кодирование и позволяют создавать настраиваемые, программируемые тени в дизайне игр. Шейдеры придают играм реалистичность и художественные нюансы, которых не было несколько десятилетий назад. Они вызывают захватывающую визуальную генерацию на лету, в реальном времени.

Чего не могут шейдеры?

Оба основных типа шейдеров имеют свои ограничения. Например, вершинные шейдеры не могут создавать новые вершины, а пиксельные шейдеры крайне ограничены в плане широкомасштабного рендеринга, так как они фокусируются на отдельных пикселях на выходе. Они также ограничены в памяти.

Как только они завершают текущий проект, они сразу переходят к следующей команде.

История

Как известно, термин "шейдеры" пришел к нам от одного из королей 3D-анимации, компании Pixar. В конце 1980-х годов их программа рендеринга включала эту фразу.

Всегда находясь на переднем крае инноваций, компания популяризировала использование шейдеров до тех пор, пока компьютеры не начали их поддерживать в начале 2000-х годов.

Nvidia GeForce 3 стала первой видеокартой с программируемым пиксельным шейдером. Пиксельное и вершинное затенение со временем объединились в унифицированную шейдерную модель.

Дизайн

Существует два основных типа шейдеров. Есть пиксельный шейдер, в котором описываются свойства пикселя, и вершинный шейдер, отвечающий за определение положения и цвета вершины.

Эти шейдеры следуют основным принципам графического конвейера, который описывает все шаги, необходимые для завершения рендеринга.

Типы шейдеров

• 2D: пиксельные шейдеры

Здесь центральное место занимают пиксельные шейдеры. Поскольку вершинные шейдеры не входят в состав 2D-шейдеров, пиксельные шейдеры работают с текстурами в игре. Однако пиксельный шейдер может работать только в небольшом масштабе, так как он не имеет представления о том, на какое окружение он накладывается.

• 3D: Вершинные шейдеры

Вершинные шейдеры - это жизненная сила 3D-видеоигр. Для корректной работы этих шейдеров всегда требуется 3D-сцена в игре, они изменяют плоскости и грани объектов и сцен.

Как получить шейдеры

Шейдер Godot

Вместо того чтобы предоставить вам шейдер, компания Godot создает окончательное руководство о том, как написать свой собственный шейдер. В своих полностью документированных руководствах они дают исчерпывающую информацию о вершинных шейдерах, фрагментах и многом другом.

Шейдер Unity

Благодаря фантастическому магазину активов Unity разработчики игр могут получить впечатляющие шейдеры и другие программы для создания визуальных эффектов в одном удобном месте. Хотя цены на них варьируются, они более или менее доступны.

Шейдер для Minecraft

На самом деле существует довольно много примечательных шейдеров для Minecraft. Поскольку Minecraft - это, по сути, культурное учреждение, тысячи программистов и игроков работали с шейдерами, чтобы улучшить свой игровой опыт.

Хотите ли вы получить еще более мультяшный стиль или ищете более реалистичную версию игры, эти шейдеры - креативный способ игры. Вам придется скачать OptiFine, который оптимизирует Minecraft. Через OptiFine вы можете загрузить любое количество шейдеров, чтобы сделать вашу игру особенной и вдохнуть новую жизнь в игровые сессии.

Как отладить шейдеры

Хотя шейдеры упрощают процесс графического рендеринга в играх, нет никакой гарантии, что все будет работать гладко в 100% случаев. Это значит, что вам придется засучить рукава и время от времени заглядывать под капот. Чтобы отлаживать шейдеры, необходимо обладать некоторыми знаниями о кодировании в OpenGL. Это кросс-языковая и кросс-платформенная программа для рендеринга вершинных шейдеров и графики.

Чтобы проверить наличие ошибок, введите команду: GLenum glGetError(); Если ошибка действительно есть, OpenGL вернется с различными кодами, отражающими, что именно идет не так. OpenGL позволяет очень просто проверить и понять, что не так. Благодаря этому вы не будете блуждать в потемках, пытаясь понять, что именно не работает.