Полезности

Недавно открыл для себя Godot engine, опенсурсный игровой движок. Делюсь некоторыми приёмами и заметками, в основном из области 3д, кода или общих моментов.


У Godot в целом репутация скорее 2д движка, которое проработано довольно хорошо, но и не так давно появившиеся 3д возможности позволяют делать трёхмерные игры. Особенно если вы в состоянии оптимизировать какие-то вещи самостоятельно, не делаете слишком уж тяжёлую и комплексную игру, а также вас устраивают текущие варианты рендера. Ну или можете ждать будущих оптимизаций и появления vulkan.

Из коробки в движке есть некоторая физика, в том числе джоинты и колёсный транспорт. Нет встроенного редактора terrain, но можно воспользоваться плагином, импортировать из специализированных программ или просто как меш из 3д пакета. В последнем случае ради производительности придётся самостоятельно резать ландшафт на фрагменты-чанки, и скорее всего делать им отдельные меши под коллизии. Что касается мешей под форму коллизии ландшафта чтобы не было визуальных нестыковок, нужно триангулировать модель во время экспорта из 3д пакета. Например, один из простейших способов это сделать в Blender экспортировать меш в формате collada (.dae), там по дефолту стоит галочка triangulate.

Godot практикует подход всё есть сцена и заточен под древовидную структуру элементов. На практике это означает, что новые объекты на уровень добавляются как ветки к уже существующим на нём узлам, их можно сворачивать в префабы и открывать отдельно, как будто это их отдельный маленький локальный мирок. Таким образом очень удобно редактировать всевозможные сохранённые составные объекты, единственный момент если на вашем уровне был выставлен свет, то, допустим, зайдя внутрь персонажа, в его локальную сцену, вы этого освещения не увидите и настраивая его материалы не будете понимать как они смотрятся на свету. Эту проблему можно решать по разному, например, переключаясь в окно уровня и оценивая происходящие изменения с персонажем, после сохранения его сцены, там. Или просто временно бросить источник света внутрь префаба с персонажем.


Сцена с объектом theEnergy, который будет помещён на уровень для сбора игроком. В качестве основы используется узел Area, к которому прикреплена форма коллизии, а также сферический примитив, внутрь которого вложен ещё один.

Что касается языков, то если не рассматривать низкоуровневый способ, то наиболее ходовые варианты это скриптовые языки GDScript и C#, а также визуальный скриптинг для чего-то простого. GDScript лучше интегрирован в движок, имеет больше примеров, не требует запуска внешней среды, а в плане общей структуры тут будет происходить всё то же, что в варианте C# объявление переменных, вызов функции инициализации, цикл процессов, цикл физических процессов и так далее. Так что выбор GDScript в качестве основного скриптового языка разработки имеет смысл. Пересаживаясь на C# получим разве что большую аккуратность и подробность записи, теряя в лаконичности, но усиливая разборчивость и контроль над ситуацией фигурные скобочки вместо использования табуляции, отметки конца строки, более формальную типизацию.
Что касается глобальных переменных, то для их использования что в GDScript, что в C# потребуется добавить в параметрах проекта глобальный скрипт/скрипты в автозагрузку, к переменным которого можно будет обращаться глобально.
Также в Godot действует ограничение -на каждом объекте не может быть больше одного скрипта. Но этот момент можно обойти, например, повесив второй скрипт на дочерний объект.

Сигналы

Для обмена данными между узлами в Godot можно также воспользоваться иерарией, ведь объекты крепятся друг к другу, как ветки к дереву. Правда у этого подхода свои подводные камни, ведь в нашей игре иерархия может быть динамически изменяемой. К тому же обращение к иерархии в пределах одной сцены это одно, а вот когда у тебя сцена внутри сцены внутри сцены, то с этим возникают некоторые сложности, хотя бы даже чисто в понимании происходящего.
Один из способов со всем этим управляться и не слишком привязываться именно к конкретной текущей иерархии это сигналы. Какое-то количество общих сигналов уже предустановлено можно заглянуть в панель сигналов объекта, чтобы прикрепить строку с обработкой получения одного из них в скрипт того же объекта или другого объекта со скриптом, в пределах сцены. Если же нужно сделать свой собственный сигнал, то делается это так:


Заводим сигнал

Излучаем его в том же скрипте при нажатии кнопки или других условиях

Всё с этим отлично, пока вам не потребовалось передавать сигналы из одной сцены в другую. Например, потому, что вы кодом собираете уровень из сцен и вам надо знать, когда нужно текущий уровень разрушить и, допустим, собрать следующий.
В этом случае можно прямо в момент конструирования уровня кодом прицепить обработчик сигнала на тот объект, который будет посылать сигнал в корневую сцену. Тем самым, мы, так сказать, заводим агента-шпиона в этой сгенерированной ветке и будем слушать, что он нам сообщит.


В момент сборки уровня находим на нём космический кораблик и цепляем к нему слушателя сигнала, указывая метод, в котором будем сообщения этого сигнала обрабатывать.

В сигнал можно также прикрепить какие-то переменные, что может быть довольно полезно. Например, вместо того чтобы заводить разные сигналы на объекте, мы можем обойтись одним, но будем отправлять его с разными параметрами и дополнительно обрабатывать при получении.


А вот и описание самого метода, который мы заводили выше. Получая сигнал он обрабатывает посланную с ним переменную.

Ещё одна полезная вещь, сокращающая количество ненужных сигналов вместо отправки личного сигнала, один объект может постучаться в другой, чтобы тот сам отправил уже заведённый в нём сигнал. Например, взрыв получает сигнал о том, что коснулся игрока, и в обработчике этого сигнала выясняет, есть ли у игрока метод самоуничтожения, запуская его в том случае, если обнаружил. Игрок, в этом своём вызванном методе отправляет сигнал в корневую сцену о том, что умер. В скрипте корневой сцены обработчик сигнала смерти игрока стирает мир и собирает игровое меню.

CGS-объекты

Один из полезных 3д инструментов в Godot примитивы constructive solid geometry. Проще говоря это объекты, поддерживающие булевы операции пересечение, исключение, объединение. Кроме набора примитивов есть универсальный CGS Mesh, в качестве формы для которого можно установить уже произвольный меш.



Пустышка CGS Combiner потребуется для использования в иерархии, чтобы управлять приоритетом применения операций, если в этом есть необходимость при сборе какой-то сложной конструкции.

Основное применение CGS удобство и простота прототипирования статики уровня и каких-то его элементов. По факту можно сделать меш в 3д пакете, и повторить в нём те же самые результирующие формы, разве что этим надо будет заниматься вне игрового редактора.

Следующее применение статических CGS имитация разрушаемости и повреждений. для этого требуется расставить CGS примитивы в режиме исключения, как дыры, огрызки и вмятины, а затем временно скрыть, включая видимость в нужный момент. Ограничение тут в том, что повреждать мы можем только поверхность CGS объекта, к тому же повреждение должно быть изначально прикреплено к нему как дочернее либо крепиться через код, как потомок. Зато такой вариант по гибкости настройки уже значительно выигрывает по сравнению с заготовленным в 3д-пакете разрушаемым объектом.




Далее у нас идут CGS движущиеся. Через код, либо записанную анимацию. В целом через этот способ можно реализовывать какие-то эффекты, но очень желательно чтобы подобные анимации не крутились на сцене в цикле. Несколько анимированных CGS могут заметно посадить производительность, к тому же в Godot оптимизирует не все вещи, и если вы не вырубите анимированные CGS самостоятельно, то они будут продолжать расходовать производительность вне видимости камеры.
Тем не менее эффекты анимированных CGS уже сложно заменить решениями 3д пакета, поэтому вы можете быть заинтересованы именно в их использовании (по крайней мере, если не собираетесь рисовать продвинутое 3д через код). Главное найти им правильное применение, лучше всего их использовать точечно, в определённых местах, включая анимацию по триггеру. Как эффект открытия прохода или прочий разовый спецэффект. Естественно, чем проще форма CGS объектов тем лучше. А основную вычислительную нагрузку они оказывают именно в процессе соприкосновения в движении, притом нет особой разницы, какой именно объект двигать относительно другого.


На видео есть момент где машинка падает сквозь дыру в мосту, когда анимированная CGS-капсула проходит через CGS Mesh с моделькой моста.