The wiki page is under active construction, expect bugs.

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- statnice:bakalar:b4b39hry [2025/05/28 22:04] – [4. Míchání animačních klipů] zapleka3
+++ statnice:bakalar:b4b39hry [2025/06/06 21:23] (current) – zapleka3
@@ Line 1: / Line 1: @@
-==== Komponenty herního enginu, herní smyčka. Detekce kolizí a základy herní fyziky. Reprezentace a výpočet animací. Základní optimalizační metody pro herní engine. ====
+====== Komponenty herního enginu, herní smyčka. Detekce kolizí a základy herní fyziky. Reprezentace a výpočet animací. Základní optimalizační metody pro herní engine. ======
 [[https://fel.cvut.cz/cz/education/bk/predmety/46/99/p4699006.html|B4B39HRY]] [[https://cw.fel.cvut.cz/wiki/courses/b4b39hry/lectures/start|Webové stránky předmětu]]
@@ Line 570: / Line 570: @@
 ==== 5. Skinning (Linear Blend Skinning) ====
-Skinning je technika deformace polygonálního modelu podle animace kostry.
+**Skinning** je metoda deformace polygonálního modelu (kůže) podle animace kostry (skeletonu). Každý vrchol modelu je ovlivněn jedním nebo více klouby v závislosti na typu skinningu.
-  * **Rigid skinning** – každý vrchol ovládán jedním kloubem (zastaralé).
+  * **Rigid skinning** – každý vrchol ovládán jedním kloubem. Rychlý, ale vytváří nepřirozené zlomy v oblasti kloubů.
-  * **Linear Blend Skinning (LBS)** – každý vrchol ovlivněn několika klouby (2–4) s váhami \( w_i \).
+    \[
-    * Váhy jsou **konvexní** (součet = 1, každá váha \( \geq 0 \)).
+    \vec{v}' = F(j) \cdot A^{-1}(j) \cdot \vec{v}
-    * Výsledná pozice vrcholu:
+    \]
+  * **Linear Blend Skinning (LBS)** – každý vrchol je ovlivněn **několika klouby** (typicky 2–4), každý s určitou vahou \( w_i \).
+    * Výhody: plynulé deformace, efektivní výpočet, běžné ve většině herních enginech.
+    * Nevýhody: **artefakty** při rotacích – např. zmenšení objemu (gumový efekt), **nezachování ortonormality**.
+    * Výsledná pozice:
       \[
-      P_{\text{new}} = \sum_i w_i \cdot T_i(P_0)
+      \vec{v}_{\text{new}} = \sum_{i=1}^{m} w_i \cdot F(j_i) \cdot A^{-1}(j_i) \cdot \vec{v}
       \]
-    * kde \( T_i \) je transformace daného kloubu a \( P_0 \) je původní pozice.
-  * Výhody: rychlý výpočet, jednoduchá implementace.
+  * **Duální kvaterniony** – lepší zachování objemu a rotací.
-  * Nevýhody: artefakty (např. „gumové“ klouby), řešeno pomocí pokročilého skinningu.
+  * **Pomocné klouby** – pro přesnější deformaci v problematických místech (např. ramena).
-==== 6. Animační křivky ====
-Animační křivky určují, jak se transformace mění mezi klíčovými snímky.
-  * **Hermitova kubika** – určená počátečním a koncovým bodem + jejich tečnami. Výhodná pro plynulý přechod.
+==== 6. Animační křivky, princip a využití ====
-  * **Catmull–Rom spline** – prochází dvěma hlavními body, další dva ovlivňují zakřivení. Spojitá první derivace.
+**Animační křivky** určují průběh hodnot (např. pozice, rotace, barvy) mezi klíčovými snímky. Používají se pro plynulou interpolaci v čase, řízení pohybu kamery či procedurální animace.
+===== Požadavky =====
+  * Plynulost (spojitá derivace).
+  * Intuitivní ovládání a editace.
+  * Rychlý výpočet.
+===== Lineární interpolace =====
+  * Jednoduchá, ale nespojitá v derivaci.
+  * Nevhodná pro přirozený pohyb.
+===== Hermitova kubika =====
+  * Definována dvěma body \( P_0, P_1 \) a jejich tečnými vektory \( P_0', P_1' \).
+  * Výhodná pro řízený a plynulý přechod mezi body.
+  * Umožňuje snadné nastavení rychlosti nástupu a odeznění.
+{{:statnice:bakalar:pasted:20250528-222052.png?300}}
+===== Catmull–Rom spline =====
+  * Speciální případ Hermitovy kubiky – tečné vektory se určují automaticky.
+  * Každý segment prochází dvěma body, tvar ovlivněn sousedními.
+  * Spojitá první derivace → přirozený pohyb.
+  * Vyžaduje alespoň čtyři body (první a poslední slouží k výpočtu tečen).
+{{:statnice:bakalar:pasted:20250528-222236.png?300}}
+**Použití**:
+  * interpolace transformací v čase (rotace, pozice),
+  * řízení kamery,
+  * fyzikálně věrohodné trajektorie,
+  * animace parametrů (např. zoom, světlo),
+  * procedurální pohyby.
+Křivky jsou zásadní pro dosažení realistického nebo stylizovaného pohybu bez nutnosti ručního nastavování každého snímku.
-Používají se pro:
-  * interpolaci transformací v čase,
-  * řízení pohybu kamery,
-  * procedurální animace.
 ===== 4. Základní optimalizační metody pro herní engine =====
@@ Line 631: / Line 662: @@
   * **Neprůhledné objekty**: odložené vykreslování.
   * **Průhledné objekty**: dopředné vykreslování.
+  * **Post-process**: Tone mapping (HDR, korekce barev), Screen space motion blur / depth of field, FXAA (antialising jako postprocess s detekcí hran), Exposure, glow, gamma, etc.
 ==== 3. Optimalizace pomocí LOD ====
-LOD (Level of Detail) – různé úrovně detailu modelu podle vzdálenosti od kamery.
+**LOD (Level of Detail)** je technika pro snižování zátěže GPU tím, že se místo plně detailního modelu používá zjednodušená verze podle vzdálenosti od kamery.
-  * **Diskrétní LOD** – předpočítané verze modelu, přepínání mezi nimi (může být viditelné).
+=== Diskrétní LOD ===
-  * **Spojité LOD** – plynulá změna detailu za běhu, výpočetně náročnější (např. Nanite v UE5).
+  * Několik předpočítaných verzí modelu (např. LOD0 – detailní, LOD1 – střední, LOD2 – hrubý).
-  * Optimalizace také pomocí:
+  * Přepínání může být viditelné (tzv. popping), řeší se pomocí:
-    * **Normal map, bump map** – náhrada detailní geometrie texturou,
+    * **Alpha blending** – plynulý přechod pomocí průhlednosti.
-    * **Mip-mapy, atlasy** – zmenšené verze textur,
+    * **Bitové masky** – postupné skrývání detailů.
-    * **Indexované geometrie** – snížení počtu volání.
+  * LOD modely lze generovat automaticky (např. Blender, MeshLab).
+=== Spojité LOD ===
+  * Geometrie je dynamicky zjednodušována za běhu (např. přepočtem).
+  * Plynulé přechody bez skoků v detailech.
+  * Výpočetně náročné, ale vizuálně kvalitní.
+  * Příklady: **UE5 Nanite** – hierarchická rasterizace a culling mikropolygony.
+=== Pseudo-spojité LOD ===
+  * Kombinace hierarchických LOD a clusterů.
+  * Různé části modelu (clustery) mají vlastní LOD.
+  * Dynamicky přepínány podle viditelnosti a detailu.
+=== Další optimalizační techniky ===
+  * **Normal map, bump map** – imitují detaily pomocí textur, snižují potřebu polygonů.
+  * **Mip-mapy** – předpočítané verze textur různých velikostí, zlepšují výkon i kvalitu.
+  * **Texturové atlasy** – sloučení více textur do jedné, snižují počet přepínání textur.
+  * **Indexovaná geometrie** – opětovné použití vrcholů pomocí indexů, snižuje paměťové nároky a volání.
+LOD je klíčovým prvkem pro škálování grafické náročnosti a udržení plynulého výkonu při zobrazování rozsáhlých scén.
 ==== 4. Předpočítané osvětlení a sondy odrazu ====
@@ Line 660: / Line 711: @@
 ==== 5. Redukování podle viditelnosti (Culling) ====
-Culling = **vyloučení neviditelných objektů** z renderingu.
+**Culling** je technika pro zvýšení výkonu tím, že **neviditelné objekty nejsou vůbec posílány na vykreslení**. Typicky se jedná o objekty mimo zorné pole nebo zakryté jinými objekty.
-=== View frustum culling ===
+=== View Frustum Culling ===
+  * Kontroluje, zda je objekt uvnitř **zorného jehlanu (frustum)** kamery.
+  * Objekty zcela mimo frustum jsou **vynechány z renderingu**.
+  * Používá se obvykle jako **první filtr** při vykreslování scény.
-  * Testujeme, zda objekt leží v **pohledovém jehlanu** (frustum kamery).
+=== Occlusion Culling ===
-  * Objekty mimo frustum se **nevykreslují**.
+  * Odstraňuje objekty, které jsou **zakryty jinými** a tudíž nejsou viditelné.
+  * Může probíhat:
+    * **Offline** – rozdělení scény na **pohledové buňky** a výpočet **PVS** (Potentially Visible Set).
+    * **Online** – výpočet **za běhu** pomocí:
+      * **Depth bufferu**, **hierarchického Z-bufferu**, nebo
+      * **softwarové rasterizace** s jednoduchými tvary (occludery).
-=== Occlusion culling ===
+=== Potenciálně Viditelné Množiny (PVS) ===
+  * Pro každou prostorovou **buňku** se předem určí množina potenciálně viditelných objektů.
-  * Testování, zda objekt **není zakryt jiným**.
+  * Při běhu se pak **vykreslují jen tyto objekty**.
-  * Může být:
-    * **Offline** – rozdělení scény na buňky (PVS = Potentially Visible Set),
-    * **Online** – výpočet za běhu (např. pomocí depth bufferu).
-=== Potenciálně viditelné množiny (PVS) ===
-  * Pro každou **buňku prostoru** se předem určí množina objektů, které mohou být viditelné.
-  * Při běhu se vykreslí pouze tyto objekty.
   * Výpočet:
-    * **Offline** – náročný, ale velmi efektivní při běhu.
+    * **Offline** – náročný výpočetně, ale efektivní při běhu.
-    * **Online** – rychlejší, ale méně přesný.
+    * **Online** – rychlejší, vhodný pro dynamické scény, ale méně přesný.
-=== Hierarchické zpracování ===
-  * Používá se hierarchie prostorových struktur (např. octree, kd-tree).
-  * Redukce počtu testů pomocí **konzistence mezi snímky** – tzv. **coherent hierarchy**.
+=== Hierarchické Zpracování a Konzistence ===
+  * Scéna je strukturována pomocí prostorových hierarchií (např. **Octree**, **kd-tree**).
+  * Efektivní redukce díky **coherent hierarchy** – využití podobnosti mezi snímky.
+  * Pomáhá omezit opakované testy pro podobné oblasti.

Trace: • b4b33alg

Differences

Search

Navigation

Print/export

Tools

QR Code