Mes outils et techniques préférés pour le développement procédural de jeux

• Aperçu du projet

  • Je travaille depuis plusieurs années sur des scènes 3D et des niveaux exécutés dans le navigateur
  • Au départ, cela a commencé comme des démos séparées, puis a progressivement évolué vers des projets interconnectés proches de jeux
  • Certaines fonctionnalités sont mises en œuvre à l’aide de techniques procédurales et génératives

• Shaders + textures

  • La plupart des textures sont conçues pour être sans jointure, afin qu’aucun motif répétitif n’apparaisse même sur de grandes surfaces
  • Des shaders personnalisés ont été créés dans Three.JS pour fournir des fonctionnalités supplémentaires

• Triplanar Mapping

  • Permet d’appliquer des textures à un mesh sans UV map, ce qui est utile pour les terrains générés procéduralement
  • Peut être mis en œuvre simplement et appliqué à différents meshes
  • La fonction pow() est utilisée pour ajuster les pondérations, améliorer la qualité et optimiser les performances

• Hex Tiling

  • Algorithme qui masque la répétition des textures sans jointure
  • Porté en bibliothèque autonome, facile à intégrer dans des projets Three.JS
  • Nécessite une UV map et entraîne un surcoût important en performances

• Depth Pre-Pass

  • La scène est rendue deux fois pour enregistrer la profondeur des pixels et améliorer les performances
  • Peut améliorer les performances de plus de 30 % dans les scènes avec beaucoup d’overdraw

• Synthèse de textures PBR pilotée par l’IA

  • Des textures générées par IA sont utilisées pour améliorer la qualité de la scène
  • DeepBump et Materialize sont utilisés pour générer des maps PBR

• Brouillard/nuages volumétriques

  • Développement de shaders qui ajoutent des nuages ou du brouillard à la scène
  • Utilisation d’un lookup de bruit LoD pour ajouter diverses fonctionnalités

• Meshes + géométrie

  • Étude de techniques pour générer et déformer des meshes à l’exécution
  • Principalement pour générer procéduralement des éléments décoratifs ou d’arrière-plan

• Terrain LoD

  • Le terrain est généré à l’aide de fonctions de bruit, avec une résolution ajustée dynamiquement selon la distance à la caméra

• Pipeline de traitement et de manipulation procédurale des meshes

  • Construction d’un pipeline pour subdiviser et déformer procéduralement des meshes low poly
  • Le traitement des normales demande beaucoup d’efforts

• Travaux futurs

  • Prévoit d’utiliser la Constructive Solid Geometry (CSG) pour fusionner ou découper des meshes
  • Envisage un portage en Rust afin de mieux comprendre ces techniques

Le résumé de GN⁺

• Cet article présente diverses techniques et divers outils utiles au développement procédural de jeux
• Des techniques de texturing comme le Triplanar Mapping et le Hex Tiling permettent d’améliorer à la fois les performances et la qualité
• La génération de textures par IA et les shaders de brouillard/nuages volumétriques renforcent le réalisme de la scène
• Des travaux futurs comme la Constructive Solid Geometry offrent un fort potentiel pour la transformation de meshes
• Parmi les projets aux fonctionnalités similaires, on peut citer ProBuilder de Unity et Houdini

[GN⁺]

Commentaire Hacker News

• J’ai déjà essayé la génération procédurale par le passé

  • En particulier, j’ai tenté de créer de beaux arbres
  • J’ai eu l’impression qu’il manquait une bonne méthode pour raccorder facilement la géométrie
  • Créer deux cylindres est facile, mais les relier est très difficile
  • En théorie, le CSG pourrait combler ce manque, mais c’est compliqué car il faut modéliser en formes 3D
  • J’ai essayé d’écrire une routine pour relier deux boucles, mais cela ne fonctionnait pas bien
  • Plus tard, j’aimerais créer un jeu dans lequel un système modulaire de génération procédurale fonctionne de lui-même

• Une bonne génération de terrain n’est pas simple

  • C’est difficile aussi bien à l’échelle du monde qu’à hauteur d’homme
  • Les approches simples génèrent des height maps bosselées qui ressemblent peu à la réalité
  • Dwarf Fortress part d’un simple midpoint displacement puis y ajoute beaucoup de travail personnalisé

• C’est un excellent article sur les techniques procédurales sur le web

  • Si vous vous intéressez à un éditeur de niveaux RPG procédural en cours de développement, je recommande de jeter un œil à https://github.com/gamedevgrunt/3D-Action-RPG-JavaScript

• J’ai eu des expériences mitigées avec l’utilisation d’un depth pre-pass

  • Les quelques fois où j’ai essayé, je n’ai pas constaté de gain de performance notable sur des GPU desktop milieu à haut de gamme
  • Je ne sais pas exactement pourquoi, mais cela peut venir du fait que l’early-Z rejection économisait déjà des invocations du pixel shader
  • En général, je rends les meshes opaques de l’avant vers l’arrière
  • Pour être honnête, mes expérimentations se situaient dans le contexte d’applications CAD/CAM plutôt que de jeux
  • Les scènes contenaient très peu de textures et une géométrie à très grand nombre de polygones, contrairement à un environnement de jeu classique

• En tant qu’artiste 3D, j’ai trouvé cet article très intéressant

  • Les bons articles sur ce sujet sont très rares
  • Je vais probablement essayer Three.js