1.[3D游戏开发实践] Cocos Cyberpunk 源码解读-开篇
2.Godot游戏引擎01-源码编译使用
3.虚幻3(Unreal3游戏引擎源码),游戏引擎源码游戏引擎源码是开发开源码是源码,找了很久。游戏引擎源码游戏引擎源码
4.Piccolo引擎源码笔记-反射系统
5.游戏引擎随笔 0x36:UE5.x Nanite 源码解析之可编程光栅化(下)
6.游戏引擎随笔 0x29:UE5 Lumen 源码解析(一)原理篇
[3D游戏开发实践] Cocos Cyberpunk 源码解读-开篇
Cocos Cyberpunk是Cocos引擎官方团队精心打造的一款完整开源第三人称射击类3D游戏,旨在展示引擎的游戏引擎源码游戏引擎源码重度3D游戏制作能力,增强社区的开发开c app源码学习动力。此游戏支持Web、游戏引擎源码游戏引擎源码iOS、开发开Android等多平台发布。游戏引擎源码游戏引擎源码
本系列文章将对Cocos Cyberpunk的开发开源码进行深入解读,帮助读者提高学习效率,游戏引擎源码游戏引擎源码加速在3D游戏开发领域的开发开进步。
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麒麟鸽,游戏引擎源码游戏引擎源码即我,将在此系列文章中,分享如何在3D游戏开发过程中充分利用Cocos Cyberpunk的技术资产,包括但不限于:
完整TPS游戏核心
尽管角色控制尚有提升空间,Cocos Cyberpunk已具备完整的射击游戏逻辑,可作为学习资源或项目开发的基础。
机型适配机制
3D游戏对设备性能要求较高,Cocos Cyberpunk中实现了机型分档和性能开关策略,帮助开发者在不同设备上调整画质和保持帧率。
自定义管线
借助Cocos Creator 3.7提供的全新自定义管线,Cocos Cyberpunk实现了一个良好的隔离性解决方案,可直接复用或作为研究新管线的案例。
加强版反射探针
预先烘焙的反射探针,简化了物体反射周围景物的实现,且性能优化显著,是不可多得的实用特性。
静态遮挡剔除(PVS-SOC)
通过预存可见关系,Cocos Cyberpunk实现了快速渲染物体的机制,尤其适用于建筑密集的场景,显著提升了效率。
更多技术资产
考虑到时间有限,Cocos Cyberpunk中未使用光照探针和LOD,但未来我将寻找合适案例进行分享。我相信,此项目还蕴含更多技术宝藏等待挖掘。
在接下来的文章中,我将深入研究以上技术点,并与大家共同探讨学习,期望能为你的3D游戏开发之路提供助力。
Godot游戏引擎-源码编译使用
在游戏开发的世界里,Godot Engine以其适合独立开发者的特点脱颖而出。尽管在3D渲染上不如Unreal Engine丰富,但其简洁易用的叉叉助手 源码编辑器和免费的特性使其备受欢迎。不过,对于新手或初级开发者来说,可能需要一定的技术基础,因为它更适合中高级人员。尽管在市场份额上,Unity和UE引擎的招聘需求更大,这与Godot的商业化程度有关。
如果你想要深入参与游戏制作,源码编译是不可或缺的步骤。Godot Engine的编译流程相对简单,但可能需要开发者了解一些不常见的工具,如SCons,它是一种类似CMake的工具,使用Python编写,需要编写名为SConstruct的配置文件。
如果你对Godot Engine源码编译或图形学实战有兴趣,可以私信我获取更详细的教程,我的主页上有丰富的笔记资源,包括计算机图形学实战、Unreal Engine、实时渲染等深度内容,帮助你快速学习,避免弯路,提高技能,无论是学习思路还是面试准备,都能提供实用的干货。让我们一起在PerfectPixel的指导下,提升技能,享受游戏开发的乐趣吧。
虚幻3(Unreal3游戏引擎源码),是源码是源码,找了很久。
寻找虚幻3(Unreal3)游戏引擎的源码,如同在知识的海洋中寻宝。对于游戏开发者和热衷研究技术的人来说,获取这样珍贵的资源,往往需要付出大量的时间和精力。在这过程中,耐心和对技术的执着成为关键。
经过一番周折,终于找到了这份5G大小的虚幻3游戏引擎源码。这不仅是开发者的宝贵财富,更是探索游戏技术、实现创意想法的强大工具。如果你对游戏开发有浓厚兴趣,这份源码无疑能为你的技能提升提供宝贵的实践机会。
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获取这份资源,微投源码不仅能够让你深入理解游戏引擎的内部构造,还能激发创新思维,探索如何优化现有游戏或开发出全新的游戏体验。在技术的海洋里航行,每一次探索都是对未知的挑战,也是对自身能力的提升。
希望这份虚幻3游戏引擎源码能成为你游戏开发之旅的宝贵伙伴,帮助你实现更多创意,创造更多精彩的游戏世界。
Piccolo引擎源码笔记-反射系统
反思系统在游戏引擎中的应用与实现
在游戏开发中,反射系统提供了一种强大的机制,允许程序在运行时获取和修改对象的属性和行为。它在引擎中主要实现两点:一是展示游戏对象的组件及其属性;二是通过键盘编辑改变值,直接作用于游戏,无需重新编译。这一机制有助于开发者进行无缝的组件管理与调试。
在实现中,游戏引擎通过自动生成的反射文件来描述游戏对象的组件信息。以Transform组件为例,该文件详细记录了位置、缩放、旋转等信息及其对应字段名。这些信息组织为类函数、字段函数、方法函数和数组函数的元组,方便进行封装和调用。
实现过程涉及多个模块的协同工作,包括序列化、资源加载与ImGui等。序列化模块通过模板函数实现对各种数据类型的读取,而资源加载模块负责管理关卡中对象的加载过程。在加载过程中,通过反射系统读取组件信息,并通过映射函数将其与对应的类函数关联。这使得组件的序列化和反序列化过程得以实现。
在编辑器部分,通过Tick驱动的机制,引擎实时更新游戏状态。编辑器通过获取当前选中对象及其组件信息,利用反射系统直接操作组件的属性,实现字段的实时修改与应用。这种机制避免了繁琐的重新编译过程,极大地提高了开发效率。
在处理编辑器中的字段修改时,通过反射系统提供的功能,开发者可以直接在编辑器中通过键盘输入修改字段值。这一过程不涉及事件机制的kissy 源码 dd调用,而是通过直接修改对象的字段实现。通过将字段值传递给ImGui::InputFloat()函数,实现字段值的实时更新与显示。这一实现方式简化了编辑器的使用流程,提高了开发效率。
总的来说,游戏引擎中的反射系统通过封装组件信息、实现组件属性的动态获取与修改,为开发者提供了一种高效、灵活的组件管理机制。结合序列化、资源加载与编辑器等模块,形成了一个完整的动态调整与管理游戏对象与组件的框架。通过反思系统,开发者可以更专注于游戏逻辑与创意的实现,而将组件管理与调试等任务交由引擎自动处理,从而提升开发效率与游戏质量。
游戏引擎随笔 0x:UE5.x Nanite 源码解析之可编程光栅化(下)
书接上回。
在展开正题之前,先做必要的铺垫,解释纳尼特(Nanite)技术方案中的Vertex Reuse Batch。纳尼特在软光栅路径实现机制中,将每个Cluster对应一组线程执行软光栅,每ThreadGroup有个线程。在光栅化三角形时访问三角形顶点数据,但顶点索引范围可能覆盖整个Cluster的个顶点,因此需要在光栅化前完成Cluster顶点变换。纳尼特将变换后的顶点存储于Local Shared Memory(LDS)中,进行组内线程同步,确保所有顶点变换完成,光栅化计算时直接访问LDS,实现软光栅高性能。
然而,在使用PDO(Masked)等像素可编程光栅化时,纳尼特遇到了性能问题。启用PDO或Mask时,可能需要读取Texture,根据读取的Texel决定像素光栅化深度或是否被Discard。读取纹理需计算uv坐标,而uv又需同时计算重心坐标,增加指令数量,降低寄存器使用效率,影响Active Warps数量,降低延迟隐藏能力,导致整体性能下降。复杂材质指令进一步加剧问题。
此外,网页 绘图 源码当Cluster包含多种材质时,同一Cluster中的三角形被重复光栅化多次,尤其是材质仅覆盖少数三角形时,大量线程闲置,浪费GPU计算资源。
为解决这些问题,纳尼特引入基于GPU SIMT/SIMD的Vertex Reuse Batch技术。技术思路如下:将每个Material对应的三角形再次分为每个为一组的Batch,每Batch对应一组线程,每个ThreadGroup有个线程,正好对应一个GPU Warp。利用Wave指令共享所有线程中的变换后的顶点数据,无需LDS,减少寄存器数量,增加Warp占用率,提升整体性能。
Vertex Reuse Batch技术的启用条件由Shader中的NANITE_VERT_REUSE_BATCH宏控制。
预处理阶段,纳尼特在离线时构建Vertex Reuse Batch,核心逻辑在NaniteEncode.cpp中的BuildVertReuseBatches函数。通过遍历Material Range,统计唯一顶点数和三角形数,达到顶点去重和优化性能的目标。
最终,数据被写入FPackedCluster,根据材质数量选择直接或通过ClusterPageData存储Batch信息。Batch数据的Pack策略确保数据对齐和高效存储。
理解Vertex Reuse Batch后,再来回顾Rasterizer Binning的数据:RasterizerBinData和RasterizerBinHeaders。在启用Vertex Reuse Batch时,这两者包含的是Batch相关数据,Visible Index实际指的是Batch Index,而Triangle Range则对应Batch的三角形数量。
当Cluster不超过3个材质时,直接从FPackedCluster中的VertReuseBatchInfo成员读取每个材质对应的BatchCount。有了BatchCount,即可遍历所有Batch获取对应的三角形数量。在Binning阶段的ExportRasterizerBin函数中,根据启用Vertex Reuse Batch的条件调整BatchCount,表示一个Cluster对应一个Batch。
接下来,遍历所有Batch并将其对应的Cluster Index、Triangle Range依次写入到RasterizerBinData Buffer中。启用Vertex Reuse Batch时,通过DecodeVertReuseBatchInfo函数获取Batch对应的三角形数量。对于不超过3个材质的Cluster,DecodeVertReuseBatchInfo直接从Cluster的VertReuseBatchInfo中Unpack出Batch数据,否则从ClusterPageData中根据Batch Offset读取数据。
在Binning阶段的AllocateRasterizerBinCluster中,还会填充Indirect Argument Buffer,将当前Cluster的Batch Count累加,用于硬件光栅化Indirect Draw的Instance参数以及软件光栅化Indirect Dispatch的ThreadGroup参数。这标志着接下来的光栅化Pass中,每个Instance和ThreadGroup对应一个Batch,以Batch为光栅化基本单位。
终于来到了正题:光栅化。本文主要解析启用Vertex Reuse Batch时的软光栅源码,硬件光栅化与之差异不大,此处略过。此外,本文重点解析启用Vertex Reuse Batch时的光栅化源码,对于未启用部分,除可编程光栅化外,与原有固定光栅化版本差异不大,不再详细解释。
CPU端针对硬/软光栅路径的Pass,分别遍历所有Raster Bin进行Indirect Draw/Dispatch。由于Binning阶段GPU中已准备好Draw/Dispatch参数,因此在Indirect Draw/Dispatch时只需设置每个Raster Bin对应的Argument Offset即可。
由于可编程光栅化与材质耦合,导致每个Raster Bin对应的Shader不同,因此每个Raster Bin都需要设置各自的PSO。对于不使用可编程光栅化的Nanite Cluster,即固定光栅化,为不降低原有性能,在Shader中通过两个宏隔绝可编程和固定光栅化的执行路径。
此外,Shader中还包括NANITE_VERT_REUSE_BATCH宏,实现软/硬光栅路径、Compute Pipeline、Graphics Pipeline、Mesh Shader、Primitive Shader与材质结合生成对应的Permutation。这部分代码冗长繁琐,不再详细列出讲解,建议自行阅读源码。
GPU端软光栅入口函数依旧是MicropolyRasterize,线程组数量则根据是否启用Vertex Reuse Batch决定。
首先判断是否使用Rasterizer Binning渲染标记,启用时根据VisibleIndex从Binning阶段生成的RasterizerBinHeaders和RasterizerBinData Buffer中获取对应的Cluster Index和光栅化三角形的起始范围。当启用Vertex Reuse Batch,这个范围是Batch而非Cluster对应的范围。
在软光栅中,每线程计算任务分为三步。第一步利用Wave指令共享所有线程中的Vertex Attribute,线程数设置为Warp的Size,目前为,每个Lane变换一个顶点,最多变换个顶点。由于三角形往往共用顶点,直接根据LaneID访问顶点可能重复,为确保每个Warp中的每个Lane处理唯一的顶点,需要去重并返回当前Lane需要处理的唯一顶点索引,通过DeduplicateVertIndexes函数实现。同时返回当前Lane对应的三角形顶点索引,用于三角形设置和光栅化步骤。
获得唯一顶点索引后,进行三角形设置。这里代码与之前基本一致,只是写成模板函数,将Sub Pixel放大倍数SubpixelSamples和是否背面剔除bBackFaceCull作为模板参数,通过使用HLSL 语法实现。
最后是光栅化三角形写入像素。在Virtual Shadow Map等支持Nanite的场景下,定义模板结构TNaniteWritePixel来实现不同应用环境下Nanite光栅化Pipeline的细微差异。
在ENABLE_EARLY_Z_TEST宏定义时,调用EarlyDepthTest函数提前剔除像素,减少后续重心坐标计算开销。当启用NANITE_PIXEL_PROGRAMMABLE宏时,可以使用此机制提前剔除像素。
最后重点解析前面提到的DeduplicateVertIndexes函数。
DeduplicateVertIndexes函数给每个Lane返回唯一的顶点索引,同时给当前Lane分配三角形顶点索引以及去重后的顶点数量。
首先通过DecodeTriangleIndices获取Cluster Local的三角形顶点索引,启用Cluster约束时获取所有Lane中最小的顶点索引,即顶点基索引。将当前三角形顶点索引(Cluster Local)减去顶点基索引,得到相对顶点基索引的局部顶点索引。
接下来生成顶点标志位集合。遍历三角形三个顶点,将局部顶点索引按顺序设置到对应位,表示哪些顶点已被使用。每个标志位是顶点的索引,并在已使用的顶点位置处设置为1。使用uint2数据类型,最多表示个顶点位。
考虑Cluster最多有个顶点,为何使用位uint2来保存Vertex Mask而非位?这是由于Nanite在Build时启用了约束机制(宏NANITE_USE_CONSTRAINED_CLUSTERS),该机制保证了Cluster中的三角形顶点索引与当前最大值之差必然小于(宏CONSTRAINED_CLUSTER_CACHE_SIZE),因此,生成的Triangle Batch第一个索引与当前最大值之差将不小于,并且每个Batch最多有个唯一顶点,顶点索引差的最大值为,仅需2个位数据即可。约束机制确保使用更少数据和计算。
将所有Lane所标记三个顶点的Vertex Mask进行位合并,得到当前Wave所有顶点位掩码。通过FindNthSetBit函数找出当前Lane对应的Mask索引,加上顶点基索引得到当前Lane对应的Cluster Local顶点索引。
接下来获取当前Lane对应的三角形的Wave Local的三个顶点索引,用于后续通过Wave指令访问其他Lane中已经计算完成的顶点属性。通过MaskedBitCount函数根据Vertex Mask以及前面局部顶点索引通过前缀求和得到当前Lane对应的Vertex Wave Local Index。
最后统计Vertex Mask所有位,返回总计有效的顶点数量。
注意FindNthSetBit函数,实现Lane与顶点局部索引(减去顶点基索引)的映射,返回当前Lane对应的Vertex Mask中被设置为1的位索引。如果某位为0,则返回下一个位为1的索引。如果Mask中全部位都设置为1,则实际返回为Lane索引。通过二分法逐渐缩小寻找索引范围,不断更新所在位置,最后返回找到的位置索引。
最后,出于验证目的进行了Vertex Reuse Batch的性能测试。在材质包含WPO、PDO或Mask时关闭Vertex Reuse Batch功能,与开启功能做对比。测试场景为由每颗万个三角形的树木组成的森林,使用Nsight Graphics进行Profiling,得到GPU统计数据如下:
启用Vertex Reuse Batch后,软光栅总计耗时减少了1.毫秒。SM Warp总占用率有一定提升。SM内部工作量分布更加均匀,SM Launch的总Warp数量提升了一倍。长短板Stall略有增加,但由于完全消除了由于LDS同步导致的Barrier Stall,总体性能还是有很大幅度的提升。
至此,Nanite可编程光栅化源码解析讲解完毕。回顾整个解析过程,可以发现UE5团队并未使用什么高深的黑科技,而是依靠引擎开发者强悍的工程实现能力完成的,尤其是在充分利用GPU SIMT/SIMD机制榨干机能的同时,保证了功能与极限性能的实现。这种能力和精神,都很值得我们学习。
游戏引擎随笔 0x:UE5 Lumen 源码解析(一)原理篇
Lumen 原理与核心组件介绍
实时全局光照(RTGI)一直是图形渲染领域的追求目标。UE5的Lumen是基于Epic的新一代游戏引擎开发的RTGI解决方案,它结合了SDF、Voxel Lighting、Radiosity等技术,并且支持软件和硬件光线追踪的混合使用。Lumen的复杂性在于其庞大的源码库,包含个Pass和众多文件,涉及RTGI技术的集成和优化。核心理念
Lumen聚焦于解决Indirect Lighting中的漫反射,利用粗粒度场景描述和非物理精确计算来达到实时性能。核心数学原理是渲染方程,通过Monte Carlo积分简化计算。加速结构与SDF Ray Marching
Ray Tracing依赖加速结构,但GPU并行计算有限。Lumen使用SDF的Ray Marching技术,特别是Mesh DF(距离场)和Global DF(全局距离场)来实现无需硬件支持的SWRT,分别用于短距离和长距离的光线追踪。Surface Cache与Radiance Cache
Surface Cache存储物体表面的材质属性,通过Cube Map简化获取。Radiance Cache则整合了直接光照信息,支持无限反弹全局光照。Lumen Scene与Screen Space Probe
Lumen的低精度粗粒度场景由SDF(Mesh)和Surface Cache(Material)构建,Screen Space Probe用于自适应放置并生成光照信息。Voxel Lighting与Radiosity Indirect Lighting
Voxel Lighting体素化相机周围空间,存储光照信息,通过Radiosity生成间接光照,弥补了Lumen单次Bounce的限制。World Space Probe与降噪
Word Space Probe提供更稳定的远距离光照,通过Clipmap优化性能。降噪策略包括Temporal\Spatial Filter和Importance Sampling。总结与流程
Lumen的Indirect Diffuse流程涉及多个步骤,包括Lumen Scene更新、Lighting以及Final Gather,其GPU端流程图展示了核心数据和操作。游戏引擎随笔 0x:UE5 Nanite 源码解析之渲染篇:BVH 与 Cluster 的 Culling
在UE5 Nanite的渲染深度中,一个关键组件是其独特的剔除策略,特别是通过高效的BVH(Bounded Volume Hierarchy)和Cluster Culling技术。Nanite的目标在于智能地控制GPU资源,避免不必要的三角形绘制,确保每一点计算都被最大化利用。
首先,Nanite的渲染流程中,异步数据传输和GPU初始化完成后,进入CullRasterize阶段,其中的PersistentCulling pass至关重要。它分为两个步骤: BVH Node Culling 和 Cluster Culling,每个阶段都利用多线程并行处理,实现了GPU性能的极致发挥。
在Node Culling中,每个线程处理8个节点,通过Packed Node数据结构,确保数据的一致性和同步性。每组个线程间通过MPMC Job Queue协同工作,保证了负载均衡,避免了GPU资源的浪费。GroupNodeMask和NodeReadyMask等优化策略,确保了节点处理的高效性和准确性。
核心部分是TGS GroupNodeData,它接收并处理来自候选节点的Packed Node,进行实例数据、动态数据和BVH节点数据的整合。通过Frustum Culling,仅保留可见的节点,非叶节点的计数更新和候选Cluster的生成,都在这个过程中完成。
叶节点的Cluster Culling更为精细,通过计算Screen Rect,判断是否适合渲染。当遇到硬件光栅化需求时,Nanite会利用上一帧的LocalToClip矩阵进行HZB遮挡剔除,确保每个Cluster的可见性和正确性。
在硬件光栅化中,VisibleClusterOffset的计算和Cluster的有序写入,体现了UE5团队对性能的精心调教。而软光栅化则采取相反的存储策略,确保了渲染的高效执行。
尽管Nanite在百万面模型处理上展现出惊人的0.5ms速度,但它并非无懈可击,如不支持Forward Rendering。然而,随着UE5技术的不断迭代,Nanite的潜力和优化空间将继续扩展,推动着游戏开发的创新边界。
总之,UE5 Nanite的渲染篇是技术与艺术的完美融合,通过深度剖析其渲染流程,我们不仅能领略到高效剔除策略的魅力,更能感受到Unreal团队在性能优化上的匠心独运。深入源码,解锁游戏引擎的内在魔力,让我们一起期待Nanite在未来的更多可能。