Game Programming Patterns / Паттерны программирования в играх: 1.2. Flyweight

Поднимается туман, открывая взору старый величественный лес.

Qeruim 01.05.14 в 10:45

Древние болиголовы, неподдающиеся счету, стоят перед вами в виде соборной оранжереи.

Qeruim 01.05.14 в 10:47

Солнечные лучи золотыми стержнями пронизывают туман сквозь витражный навес из листьев.

Mingun 01.05.14 в 11:19

Между гигантскими стволами, вы можете увидеть огромный лес простирающийся в даль.

Qeruim 01.05.14 в 10:55

Об этой своего рода потусторонней обстановке мы мечтаем, когда становимся разработчиками игр, и сцены, подобные этой, часто встают перед глазами при упоминании шаблона, название которого не могло бы быть более сдержанным: скромный Приспособленец.

Mingun 01.05.14 в 11:27

Лес за деревьями

Mingun 01.05.14 в 11:27

Лес вместо деревьев

IngaJolly 08.05.14 в 16:38

Я могу описать разросшийся лес всего парой предложений, но его реализация в реалтаймовой игре - совсем другая история.

undefiened 30.04.14 в 17:56

Я могу описать густой лес всего несколькими предложениями, но фактическая реализация его в игре в режиме реального времени - совсем другая история.

IngaJolly 08.05.14 в 16:42

В то время, как вы видите на своем мониторе лес разнообразных деревьев, все, что видит программист - миллионы полигонов, разгребаемые видеокартой 60 раз в секунду.

undefiened 30.04.14 в 17:59

Когда ваш экран заполняет целый лес индивидуальных деревьев, всё, что видит программист графики — так это миллионы полигонов, которые видеокарта должна разгребать 60 раз в секунду.

Mingun 01.05.14 в 11:36

Речь идет о сотнях деревьев, каждое из которых детализировано с помощью сотней полигонов.

undefiened 30.04.14 в 18:02

Речь идёт о тысячах деревьев, подробная геометрия каждого из которых состоит из тысяч полигонов.

Mingun 01.05.14 в 11:37

Даже если у вас достаточно памяти для описания такого леса, чтобы его можно было отрисовать, данные должны пробиться по шине от центрального процессора на видеокарту.

Mingun 01.05.14 в 11:40

Каждое дерево имеет кучу связанных с ним данных:

Mingun 01.05.14 в 11:40

Сетка из полигонов, которые определяют форму ствола, ветвей и зелени.

Mingun 01.05.14 в 11:41

Текстуры для коры и листьев.

Mingun 01.05.14 в 11:41

Его местоположение в ориентация в лесу.

Mingun 01.05.14 в 11:41

Параметры тонкой настройки, вроде размера и оттенка, чтобы каждое дерево выглядело уникальным.

Mingun 01.05.14 в 11:42

Если вы обрисуете это всё в коде, вы получите что-то вроде этого:

Mingun 01.05.14 в 11:43

class Tree

Mingun 01.05.14 в 11:43

{

Mingun 01.05.14 в 11:43

private:

Mingun 01.05.14 в 11:43

Mesh mesh_;

Mingun 01.05.14 в 11:43

Texture bark_;

Mingun 01.05.14 в 11:43

Texture leaves_;

Mingun 01.05.14 в 11:43

Vector position_;

Mingun 01.05.14 в 11:43

double height_;

Mingun 01.05.14 в 11:43

double thickness_;

Mingun 01.05.14 в 11:43

Color barkTint_;

Mingun 01.05.14 в 11:43

Color leafTint_;

Mingun 01.05.14 в 11:43

};

Mingun 01.05.14 в 11:43

Это довольно много данных, особенно велики сетка и текстуры.

Mingun 01.05.14 в 11:44

Целый лес из таких объектов будет слишком тяжёлым, чтобы просто отправить его на видеокарту в одном кадре.

Mingun 01.05.14 в 11:45

Целый лес объектов - это слишком много, чтобы передать видеокарте за один кадр.

IngaJolly 08.05.14 в 16:54

К счастью, есть проверенный временем приём для обработки такой ситуации.

Mingun 01.05.14 в 11:47

Ключевое наблюдение состоит в том, что хотя в лесу могут быть тысячи деревьев, в основном они все выглядят одинаково.

Mingun 01.05.14 в 11:48

Скорее всего они все используют одну сетку и текстуры.

Mingun 01.05.14 в 11:48

Это означает, что большинство полей в этих объектах одни и те же для всех экземпляров.

Mingun 01.05.14 в 11:49

А значит большинство полей будут общими для всех экземпляров этих объектов.

Deo 22.08.14 в 14:14

Вы должны быть сумасшедшим или иметь миллиардный бюджет для индивидуального моделирования каждого дерева в лесу.

Mingun 01.05.14 в 11:53

Нужно быть чокнутым или миллиардером, чтобы спонсировать художникам моделирование каждого отдельного дерева в лесу.

Deo 22.08.14 в 14:16

Обратите внимание, что материал в маленьких прямоугольниках один и тот же для каждого дерева.

Mingun 01.05.14 в 11:54

Мы можем смоделировать это явно разделив объект на две части.

Mingun 01.05.14 в 11:56

Сперва мы вытащим все общие для деревьев данные и переместим их в отдельный класс:

Mingun 01.05.14 в 11:56

class TreeModel

Mingun 01.05.14 в 11:56

{

Mingun 01.05.14 в 11:57

private:

Mingun 01.05.14 в 11:57

Mesh mesh_;

Mingun 01.05.14 в 11:57

Texture bark_;

Mingun 01.05.14 в 11:57

Texture leaves_;

Mingun 01.05.14 в 11:57

};

Mingun 01.05.14 в 11:57

Игре требуется только один экземпляр этих вещей, так что нет причин хранить одни и те же сетки и текстуры в памяти по тысяче раз.

Mingun 01.05.14 в 11:58

Игре требуется только один из них, потому что нет причины помещать те же сетки и текстуры в память тысячу раз.

IngaJolly 08.05.14 в 17:03

Далее, каждый экземпляр дерева в мире обзаведётся ссылкой на эту общую для всех модель TreeModel.

Mingun 01.05.14 в 11:59

Что остается в классе Tree - состояние, уникальное для каждого экземпляра:

IngaJolly 24.08.14 в 18:16

class Tree

Mingun 01.05.14 в 11:57

{

Mingun 01.05.14 в 11:57