Pixel Forge
在查尔姆斯大学课程
TDA572 游戏引擎架构的项目:
基于自研引擎的沙盘游戏
Pixel Forge
项目介绍
这是在查尔姆斯理工大学TDA572课程期间完成的项目。该项目主页制作了一个2D游戏引擎，基于C#、Entitas、OpenGL开发，实现了基本的渲染架构，并在2D灯光与元胞自动机两个方面加入了更深入的特性。我在项目中负责：1) 搭建渲染管线; 2) 实现2D灯光和后处理系统; 3) 编写元胞自动机模块 Shader; 4) 调整项目美术效果。
引擎的特性
| 特性 | 描述 |
|---|---|
| ECS | 引擎中的每个系统都基于 ECS（Entitas 库） |
| 平行渲染 | 支持将对象渲染到不同的图层，然后将它们合并在一起;渲染流程基于OpenGL和Silk.Net |
| 后处理组件/系统 | 可扩展的后处理系统（包括Bloom和高斯模糊），允许为不同的图层添加不同的效果 |
| 照明组件/系统 | 基于像素的2D光照，可以为不同图层添加不同的光源 |
| 渲染工具 | 仿照Unity封装的用于渲染的对象，如Renderer, Texture, RenderTexture(带有FBO), Blitter等 |
| 其他组件/系统 | 相机（处理相机参数）、Renderer 组件（控制物体渲染过程） |
| 元胞自动机（主要由其他组员完成） | 基于元胞自动机的世界元素更新，用来模拟水、火、沙等物理交互 |
| 碰撞检测（主要由其他组员完成） | 基于像素的碰撞检测 |
2D light principle
Pixel Forge - 2D 灯光分支
1. 从屏幕获取获取ColorBuffer
2. 以灯光像素尺寸为半径创建LightRT
3. 将屏幕中灯光附近的像素Blit到LightRT上，超出屏幕的像素保持空白
4. 创建ShadowMap(RT)用于接受每个角度的最小距离 我设置的宽度为360，每1°发射一条光线，高度为1
5. 创建全屏面片，渲染到ShadowMap。 ShadowMap的 每个片元RayMarching得到该方向上距离光源最近的距离
6. 获得的阴影图记录了周围物体的最近距离
7. Blit一遍屏幕大小的RT，比较每个片元到光源的距离和 ShadowMap 记录的值，来判断是否写入灯光颜色
8. 将灯光渲染到屏幕
其他2D光的特性
使用高斯模糊来实现更柔和的阴影边缘
增加了降采样功能，牺牲lightMap尺寸和质量来换取更高的性能。配合高斯模糊也可以取得不错的效果。.
由于将计算托管到GPU并行处理，即使用了Ray Marching, 整体性能还不错。可以支持屏幕1200*1200，全分辨率LightMap，径向步进200次，圆周步进360次，300盏灯运行60帧（4070ti）。