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Principes des moteurs de jeux.md

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Principes des moteurs de jeux.md

File metadata and controls

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Principes des moteurs de jeux

系统的拓扑结构

电源－显示－显卡－主板－CPU和内存－输入

  • alimentation : AC / DC, A
  • écran : résolution, ratio, définition, fréquence, couleur, balayage(?)
  • cable : HDMI, DP, VGA, SCART, WIFI, COAX
  • carte graphique : NVIDIA, AMD, INTEL, etc.
  • PCI-E, PCI, AGI, thunder bolt, etc.
  • RAM : DDRAM
  • CPU : x64, ARM, MIPS(?), POWERPC, SPARC
  • API : D3D, OpenGL, Vulkan DDRAM, Metal

硬件对游戏的影响

例子一：某个游戏欧版美版刷新率不同、人物速度不同以补偿。

例子二：虚幻竞技场最低配置->最高帧率。

例子三：数字或模拟传输。数字：部分错误＝全部错误；颜色精度受限于位数。模拟：信号反射（电磁学）。

例子四：

Windows Mac Linux PS4 XBox Switch
OpenGL, VK, D3D Metal OpenGL, VK VK D3D VK

色彩

  • 红橙黄绿青蓝紫红外紫外

  • 纯色和组合色：“没有粉紫色的激光”

  • 不同视锥细胞对不同频率的敏感性 结果：用“并非完全正确”的频率直接刺激对应的视锥细胞

  • 四色印刷

  • 从红色到绿色的过渡

R $\to$ V
R 100% 50% 100%
V 0% 50% 100%
B 0 0 0
T 0 deg 60 deg 120 deg
S 100% 100% 100%
V 50% 50% 50%

TSV：色相饱和度亮度。此处优于RGB，因为中间黄色的亮度不同。

亮度计算,或信号传输

$L = \frac{R + G + B}{3}$ 或 $R \times 0.2 + V \times 0.7 + B \times 0.1$

16bits 8 bits 8 bits
R 5 3 4
V 6 3 2
B 5 2 2

颜色准确性和分辨率。

3D 画图（？）

// 第一代
glBegin(GL_TRIANGLE);
glVertex3F(1.0f, 10.0f, 7.0f);
...
glEnd();
// 第二代：放在内存（缓存？）里面
int table = glGeneList(1);
glBeginList(table);
...
glEndList();

glTranslate(10, 30, 30);
glCallList(table);
// 第三代：直接访问内存
// VBO : 1, 10, 3, 7, 14, 6, 8, ...
//       \   |  /  \   |  /
//        triangle  triangle

glDrawElements(VBO, index, 17);

pipeline d'affichage

"input assembly" $\to$ VS (vertex shader) $\to$ Appliquer matrices MUP

​ $\downarrow$ pixels à rendre

​ FS (fragment shader) $\to$ Couleur du fragment (pixel)

"input assembly" $\to$ VS (vertex shader)

​ $\downarrow$ $\searrow$

​ GS (geometry shader1) TS (triangulation2)

​ $\downarrow$ $\downarrow$

​ FS DS（调整上一步）

去码头整点代码

// VBO
struct {
  float x, y, z;
  float u, v;
  int temp;
};
// VS
struct in {
  Vec3 pos, sv_position;
    Vec2 uv;
    int temp;
}

Matrix44 MUP;
Sampler2D nuage;
struct V2F {
  Vec3 pos;
  Vec2 uv;
};

V2F vect(vin in) {
    V2F out;
    out.pos = mul(in.pos, MUP);
    out.uv = in.uv;
    return out;
}
// FS
Vec4 Frag(V2F in) {
  Vec4 col  tex2D(nuage, in.uv);
  float l = col.r * 0.2 + col.g * 0.7 + col.b * 0.1;
    return Vec4(l, l, l, col.a);
}

d for dimension

  • 1d : tableau de valeurs

  • 2d : texture 2D

  • 3d : cube

  • pas plus de 4 canaux.

1 canal: 32bits entier

2 canaux : flottants

3 canaux : + transparence ....

type de val

  • $\mathbb{Z}$
  • $\mathbb{R}$

précision : nb. bits

fonction d’échantillonnage (sampling)

显示和模型之间的区别。

将矩阵的数据映射到$[0, 1]^2$之间。Coordonnées u,v. (u, v, w for three dim.)

低于材质：采样-如选择左边最近的像素点；平均值。

高于材质：摩尔纹 https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E8%8E%AB%E5%88%97%E6%B3%A2%E7%B4%8B

Optimisation

接上文

texture et couleur : 开发过程中运用不同的色彩探究是否使用了足够分辨率的材质。

不同信息：

  • 景深
  • 法线方向
  • 反射效果
  • Power (?)
  • 2D 移动信息
  • 颜色贴图 Albeto

Appel de rendu

精灵图；所有的shade放在一张图上……

VBO: -soleil-arbre1-arbre2-…-

un seul appel de rendu.

Optimisation

  • CPU
    • threads
    • nb. instructions
  • GPU
    • mémoire
    • complexité
    • nb. pixels
  • RAM
    • quantité utilisée
    • nb. accès
  • Stockage
    • temps accès
    • débit
  • E/S
  • Réseau
    • latence
    • débit

例子：stockage 的 temps d'accès

由于磁盘的特性3，顺序访问比乱序访问快。

例子：stockage : débit de la (dé)compression

  • LZMA

https://en.wikipedia.org/wiki/Lempel%E2%80%93Ziv%E2%80%93Markov_chain_algorithm

  • LZ4

CPU: CPU framegraphes

CPU 算法：

pile tas
print string
struct clss

CPU concat 操作

一次 join 操作嗯个优于多次+操作。

GC 垃圾处理

“基于引用的”

weakref 嗯这个我也知道

weakRef img;
Image i = i.Target;
if (i == null) {
  i = Download(...);
  img.Target = i;
}
i.Display();
// 脏字节
struct Vec2 {
  float x, y;
    // float len;
    // boolean dirty;
}

float genLen() {
    if (dirty) {
        len = sqrt(...);
        dirty = false;
    }
    return len;
}

Vec2 normalized() {
  float len = sqrt(pow(x,2) + pow(y,2));
  return Vec2{x * len, y * len};
}
// c++
auto * obj = new Objet();
delete(obj);
// do it once per frame
// so when the next frame comes it won't be used
// actually pretty cool
struct Allocator {
  char buffer[64 Mo];
  int offset = 0;
  void * Alloc (int size) {
    char * ptr = buffer + offset;
    offset += size;
    return ptr;
  }
  void Free (void * ptr) {
    // empty
  }
  void Reset() {
    offset = 0;
  }
}

Plugin & Middleware

插件：层次在“程序”之上

Middleware: 帮助程序构成（？）

middleware example

  • Speed Tree，创造游戏中的树
  • Havok
  • PhysiX
  • Wwise

compilateur

.cpp, .h -compilateur-> .obj -liaison-> .exe

连接：定位外部符号。

问题：若 middleware 不支持某个系统（如缺乏对应编译器），则无法使用编译的.obj文件，无法使用静态连接库。

middleware which want to communicate directly with others

plugin: 动态连接库

当时做项目是王哲写的这部分

comp -> liaison -> .dll

Dependency Walker

HMODULE * malib = LoadLibrary("malib.dll");
using FnAType = void (*) (void);
FnAType FnA = (FnAType) GetProcAddr(malib, "FnA");
FnA();

问题：如果函数类型不对则存在堆被炸掉的可能性。

QueryInterface

struct IUnknown {}

struct IPatate {
    void (*boil) (int temp);
    void (*frite) ();
    int (*good) (bool salt);
};
PATATE_UUID = ...;

QueryInterface(IUnknown ** i, UUID id) {
  if (id == PATATE_UUID) {
        IPatate* patate = (IPatate*) *i;
        patate->boil = &BoilPatate;
        return true;
    }
    return false;
}

IPatate patate;
QueryInterface(&patate, PATATE_UUID)

一些关于工具自动化的思考

比方说做个热点图观察人死在哪了。

Footnotes

  1. 点到多边形。 ↩

  2. 大切小。 ↩

  3. 机械硬盘 ↩