Bir 2D oyunda büyük video belleği gereksinimlerini nasıl çözeriz?

Bir 2D oyunda büyük video belleği gereksinimlerini nasıl çözeriz?

Allegro C / C ++'da 2D oyun (Factorio) geliştiriyoruz ve oyun içeriği arttıkça video belleği gereksinimlerinde bir sorunla karşı karşıyayız.

Halihazırda ilk önce kullanılacak görüntüler hakkında tüm bilgileri topluyoruz, bu görüntüleri mümkün olduğunca kırpıyoruz ve mümkün olduğu kadar sıkı şekilde büyük atlaslarda düzenliyoruz. Bu atlaslar, büyüklüğü sistem sınırlamalarına bağlı olan video belleğinde saklanır; şu anda 8192x8192'ye kadar genellikle 2 görüntü olduğundan, 256Mb ila 512Mb video belleği gerektirir.

Bu sistem bizim için oldukça iyi çalışıyor, bazı özel optimizasyonlarda ve oluşturma ve güncelleme iş parçacığını böldüğümüzde, ekranda 60 fps'de on binlerce görüntü çizebiliyoruz; Ekranda birçok nesnemiz var ve büyük bir yakınlaştırmaya izin vermek kritik bir gereklilik. Daha fazla eklemek istediğimiz gibi, video belleği gereklilikleri ile ilgili bir sorun olacaktır, bu nedenle bu sistem muhtemelen tutamaz.

Denemek istediğimiz şeylerden biri, en yaygın imgeleri olan bir atlası ve ikincisini önbellek olarak kullanmak. Görüntüler isteğe bağlı olarak oraya bellek bitmapinden taşınacaktı. Bu yaklaşımla ilgili iki sorun var:

1. Hafıza bitmapinden video bitmap'e çizim allegro'da acı verici bir şekilde yavaş.
2. Video bitmap ile ana iş parçacığından başka, allegro içinde çalışmak mümkün değildir, bu yüzden pratik olarak kullanılamaz.

İşte sahip olduğumuz bazı ek şartlar:

• Oyun belirleyici olmalı, bu nedenle performans sorunları / yükleme süreleri oyun durumunu asla değiştiremez.
• Oyun gerçek zamanlı ve yakında çok oyunculu olacak. Her ne pahasına olursa olsun en küçük kekemelerden bile kaçınmamız gerekir.
• Oyunun çoğu sürekli bir açık dünya.

Test, her konfigürasyon için birkaç kez 1x1 ila 300x300 arasındaki boyutlar için bir partide 10000 sprite çekilmesinden ibaretti. Nvidia Geforce GTX 760 üzerinde testler yaptım.

• Video bitmap ile video bitmap çizimi, kaynak bitmap bireysel bitmapler (atlas varyantı) arasında değişmediğinde sprite başına 0.1us aldı; boyut önemli değildi
• Video bitmap video bitmap çizimine, kaynak bitmap çizimler arasında geçiş yaparken (atlas olmayan değişken) sprite başına 0.56us aldı; Boyut da önemli değildi.
• Video bitmap çizimine yönelik bellek bitmap'i gerçekten şüpheliydi. 1x1'den 200x200'e kadar olan boyutlar bitmap başına 0.3us aldı, bu yüzden çok yavaş değil. Daha büyük boyutlar için, zaman çok çarpıcı bir şekilde artmaya başladı, 9x'de 201x201 için 31us için 311US.

Atlas kullanmak, performansı 5'ten daha büyük bir faktörle artırır. Oluşturma için 10ms'm varsa, atlas ile çerçevede 100 000 spitter ile sınırsızım ve onsuz 20.000 sprit sınırındayım. Bu sorunlu olurdu.

Ayrıca gölgeler için bitmap sıkıştırmasını ve 1bpp bitmap formatını test etmenin bir yolunu bulmaya çalışıyordum, ancak bunu allegro'da yapmanın bir yolunu bulamadım.

RTS (KaM Remake) ile benzer bir durumumuz var. Tüm birimler ve evler sprite. Birimler, evler ve arazi için 18 000 sprite, ayrıca takım renkleri için (maske olarak uygulanır) bir başka ~ 6 000 Uzun süredir, yazı tiplerinde kullanılan ~ 30 000 karakter de vardır.

Yani kullandığınız RGBA32 atlaslarına karşı bazı optimizasyonlar var:

• Sprite havuzunuzu önce birçok küçük atlasta bölün ve diğer cevaplarda belirtildiği gibi talep üzerine kullanın. Bu , her atlas için ayrı ayrı farklı optimizasyon teknikleri kullanılmasına olanak sağlar . Sanırım biraz daha az boşa harcanan RAM'e sahip olacağınızdan şüpheleniyorum, çünkü bu kadar büyük dokulara paketleme yaparken genellikle altta kullanılmayan alanlar var;

• Paletli dokuları kullanmayı deneyin . Gölgelendiriciler kullanıyorsanız, paleti gölgelendiriciler kodunda "uygulayabilirsiniz";

• RGBA8 yerine RGB5_A1 kullanmak için bir seçenek eklemek isteyebilirsiniz (örneğin, dama tahtası gölgeler oyununuz için uygunsa). Mümkünse 8 bit Alfa'dan kaçının ve RGB5_A1 veya daha küçük hassasiyete sahip eşdeğer biçimleri (RGBA4'te olduğu gibi) kullanın;

• Sprite'ları atlaslara sıkıca paketlediğinizden emin olun (bkz. Bin Ambalaj algoritmalarına bakın), gerektiğinde spriteları çevirin ve eşkenar dörtgen spritelar için saydam köşeleri üst üste binebilecek misiniz;

• Sen deneyebilirsiniz donanım sıkıştırma formatlarını (vb DXT, S3TC) - onlar dramatik RAM kullanımını azaltmak, ancak sıkıştırma eserler için kontrol edebilirsiniz - bazı resimlerde fark (eğer seçici olarak İlk maddedeki tarif bu kullanabilirsiniz) fark edilemez olabilir, ama bazılarında - çok telaffuz. Farklı sıkıştırma formatları farklı yapılara neden olur, bu nedenle sanat tarzınıza en uygun olanı seçebilirsiniz.

• İçine bak bölme büyük sprite (elbette değil elle, ancak paketleyici atlası Texture içinde) statik arka plan sprite ve animasyonlu parçalar için daha küçük sprite.

Öncelikle daha küçük doku atlası kullanmanız gerekir. Ne kadar az dokuya sahipseniz o kadar zor ve katı bir hafıza yönetimi olacaktır. 1024'lük bir atlas büyüklüğü öneririm, bu durumda 2 yerine 128 dokuya veya 2048'e, bu durumda da gerektiği gibi yükleyip boşaltabileceğiniz 32 dokuya sahip olacaktınız.

Çoğu oyun bu kaynak yönetimini seviye sınırlarına göre yapar, yükleme ekranı artık bir sonraki seviyede ihtiyaç duyulmayan tüm kaynakları kaldırır ve gerekli kaynaklar yüklenir.

Diğer bir seçenek ise, seviye sınırları istenmediğinde veya tek bir seviye bile belleğe sığmayacak kadar büyük olduğunda gerekli olan Talep Üzerine Yükleme'dir. Bu durumda oyun gelecekte oyuncunun ne göreceğini tahmin etmeye çalışacak ve arka planda bunu yükleyecektir. (Örneğin: şu anda oynatıcıdan 2 ekran uzakta olan şeyler.) Aynı zamanda daha uzun süre kullanılmayan şeyler de kaldırılacak.

Ancak bir sorun var, oyunun öngöremediği bir şey beklenmedik bir şey olduğunda ne olacak?

• Gerekli tüm şeyler yüklenene kadar yükleme ekranını kaydırma ve görüntüleme. Bu, deneyim için yıkıcı olabilir.
• Önceden yüklenmiş her şey için düşük çözünürlüklü sprite yapın, oyuna devam edin ve yüksek çözünürlüklü sprite yükleme biter bitmez bunları değiştirin. Bu oyuncu için ucuz görünebilir.
• Oyunu etkilemesini sağlayın ve etkinliği gerektiği kadar geciktirin. Örneğin, grafikleri yüklenene kadar bu düşmanı ortaya çıkarmayın. Bu yağma için tüm grafikler yüklenmeden önce hazine sandığını açmayın.

Vay canına, bu tahmin ettiğim 3D modellerden üretilen ağır miktarda animasyonlu sprite?

Bu oyunu gerçekten ham 2D ​​olarak yapmamalısın. Sabit bir perspektife sahip olduğunuzda, komik bir şey olduğunda, önceden oluşturulmuş sprite'ları ve arka planları, bazı oyunlar tarafından yoğun olarak kullanılan canlı render 3D modelleriyle sorunsuz bir şekilde karıştırabilirsiniz. Böyle güzel animasyonlar istiyorsanız bunu yapmanın en doğal yolu gibi görünüyor. Bir 3B motoru edinin, izometrik perspektif kullanacak şekilde yapılandırın ve kullanmaya devam ettiğiniz nesneleri, üzerinde bir görüntü bulunan basit düz yüzeyler olarak kullanın. Ve 3D sıkıştırma ile doku sıkıştırmayı kullanabilirsiniz, ki bu tek başına ileriye doğru büyük bir adımdır.

Aynı anda ekranda hemen hemen her şeye sahip olabileceğinizden, yükleme ve boşaltma işlemlerinin sizin için çok fazla olacağını düşünmüyorum.

Öncelikle, oyunun görsellerinden memnun olup olmadığını, RGBA4444 veya DXT sıkıştırması vb. Olsun, elde edebileceğiniz en verimli doku formatını bulun. alfa için 4 veya 8 bit gri tonlamalı maskeleme dokusuyla birleştirilen renk için DXT1 sıkıştırmasını kullanarak görüntüleri saydam olmayan hale getirmek için? GUI için RGBA8888’de kalacağınızı hayal ediyorum.

Karar verdiğiniz formatı kullanarak işleri daha küçük dokulara bölmeyi savunuyorum. Her zaman ekranda olan ve dolayısıyla her zaman yüklü olan öğeleri belirleyin; bu, arazi ve GUI atlasları olabilir. Daha sonra, mümkün olduğu kadar birlikte bir araya getirilmiş olan kalan parçaları parçalarım. PC'de 50-100 arama çağrısına kadar çok fazla performans kaybedeceğinizi sanmıyorum, ancak hatalıysam beni düzeltin.

Bir sonraki adım, yukarıda belirtilen birisinin bu dokuların mipmap versiyonlarını oluşturmak olacaktır. Onları tek bir dosyada değil, ayrı bir yerde saklardım. Böylece her dosyanın 1024x1024, 512x512, 256x256 vb. Sürümleriyle bitirdiniz ve şimdiye kadar görüntülenmesini isteyeceğim en düşük ayrıntı seviyesine ulaşana kadar bunu yapacağım.

Artık ayrı dokulara sahip olduğunuza göre, mevcut yakınlaştırma seviyesi için dokuları yükleyen ve kullanılmazsa dokuları kaldıran bir ayrıntı seviyesi (LOD) sistemi oluşturabilirsiniz. Oluşturulan öğe ekranda değilse veya geçerli yakınlaştırma düzeyinde gerekli değilse, doku kullanılmaz. Güncelleme / oluşturma iş parçacıklarından ayrı bir iş parçacığındaki dokuları video RAM'e yüklemeyi deneyin. İstenilen yüklenene kadar en düşük LOD dokusunu görüntüleyebilirsiniz. Bu bazen düşük detay / yüksek detay dokusu arasında görünür bir geçişe neden olabilir, ancak bunun yalnızca harita üzerinde hareket ederken çok hızlı uzaklaştırma ve uzaklaştırma yaptığınız zaman olacağını düşünüyorum. Mevcut bellek kısıtlamaları dahilinde, kişinin hareket edebileceğini veya yakınlaştırabileceğini ve yükleyebileceğini düşündüğü yeri ön yükleyerek sistemi akıllı hale getirebilirsin.

Bu işe yarayıp yaramadığını görmek için test edeceğim bir şey. Aşırı yakınlaştırma seviyelerini elde etmek için kaçınılmaz olarak bir LOD sistemine ihtiyacınız olacağını hayal ediyorum.

En iyi yaklaşımın dokuyu birçok dosyaya bölmek ve istek üzerine yüklemek olduğuna inanıyorum. Muhtemelen sizin probleminiz, tam bir 3B sahne için ihtiyaç duyacağınız daha büyük dokuları yüklemeye çalışmak ve bunun için Allegro kullanıyor olmanızdır.

Başvurabilmek istediğiniz büyük zoom için mipmap kullanmanız gerekir. Mipmap'ler, nesneler kameradan yeterince uzaktayken kullanılan, dokularınızın daha düşük çözünürlüklü versiyonlarıdır. Bu, 8192x8192'nizi 4096x4096 ve sonra başka bir 2048x2048 gibi kaydedebileceğiniz anlamına gelir ve daha düşük çözünürlüklere geçtiğinizde ekrandaki sprite miktarı azalır. Her ikisini de ayrı dokular olarak kaydedebilir veya yüklerken yeniden boyutlandırabilirsiniz (ancak çalışma sırasında mipmap oluşturmak, oyununuzun yükleme süresini artıracaktır).

Uygun bir yönetim sistemi gerekli dosyaları talep üzerine yükler ve hiç kimse kullanmadığında kaynakları ve başka şeyleri kullanırken kaynakları serbest bırakır. Kaynak yönetimi, oyun geliştirmede önemli bir konudur ve yönetiminizi, tek bir dokuya basit bir koordinat eşleştirmesine indirgemezsiniz;

Zlib ile sıkıştırılabilecek ve her atlas için sıkıştırmanın dışında kalan daha fazla atlas dosyası oluşturmanızı ve daha fazla atlas ve daha küçük boyutlu dosyalara sahip olarak, video belleğindeki aktif görüntü verilerinin miktarını sınırlandırabilirsiniz. Ayrıca, üçlü arabellek mekanizmasını da uygulayın, böylece her bir çekme çerçevesini daha erken hazırlarsınız ve kalıpların ekranda görünmemesi için daha hızlı bir şekilde tamamlama şansınız olur.