Heavy Memories - работаем с темнотой.

Года три назад я впервые делал динамическое освещение в одном из конкурсных проектов. После конкурса я упоролся в шейдеры - уж больно хотелось достичь определённых эффектов.

В частности - так чтобы в темноте показывались опасности (хаззарды, противники). Так игрок будет ПРИМЕРНО знать что его ждёт в неизвестности и быть чуточку подготовленным, что улучшает игровой экспириенс, то есть UX.

Я решил, что если я в Heavy Memories прикручиваю динамическое освещение, то нужно сделать что-то подобное. Есть несколько вещей, которые АРХИВАЖНО чтоб были подсвечены: разбитые шасси с бонусами, сами бонусы, противники. С противниками всё не так однозначно. Если их сходу подсвечивать, то нет той самой интриги темноты. Поэтому для некоторых объектов я решил сделать триггер подсветки в радиусе. И для бочек пока что. Причём подсветка может возникнуть при попадании. Это прям супер круто. Выстрелил наугад, попал в противника и можешь его отслеживать и стрелять точно в его сторону в темноту. Только после того как я этот функционал сделал, я понял что его очень сильно не хватало в оригинальной Heavy Memories.

Так же этот функционал решает часть UX проблем. Например, с бочками, которые часто можно взорвать, разрушив что-то для продвижения дальше. Только раньше это было неочевидно, а теперь когда в темноте видишь цель, а рядом огоньки - паззл более менее складывается и уже примерно знаешь что делать.

Сама по себе система освещения реализована довольно просто. Есть готовый набор скриптов, сердцем которого является рассчёт световых лучей. Чтоб подключить: инициализация с настройками, прописать вызов функций в апдейт и в отрисовку. Далее нужно назначить кастеры, через который не будет проходить свет. И источники света. Тут нужно чётко продумать всё, т.к. Сложность алгоритма рассчётов - это произведение количества кастеров, на количество светильников. Да, считается каждый с каждым. Когда стены представляют собой большие блоки и сплошные (как в первом проекте на видео) - проблем особо нет. Но в танчиках реально стен много, т.к. они разрушаются кусочками 16*16 пикселей. Поэтому в целях оптимизации я использую только один светильник - свет от игрока. Иначе на уровнях больше одного экрана тормозит даже несмотря на то, что я залез в код и оптимизировал это всё.

Технически как итог всего этого дела я получаю сурфейс(кусок видеопамяти с текстурой) с освещённостью. Чёрный - нет света, белый - есть. Его можно отрисовать в нужном режиме смешивания, чтобы получить картинку с освещением.

Но есть проблема. Кастеры сами не освещаются, т.к. не пропускают свет. Значит их нужно освещать руками. Но как? Самое простое - дорисовать на текстуру со светом там где стены - белые прямоугольники. 

Подумав, отрисовать их в нужном радиусе от игрока. Ещё подумав - рисовать их с прозрачностью в зависимости от расстояния до игрока.

Нуууу, чёт не очень. В сочетании с динамическим освещением выглядит как халтура. Хочется более плавные границы света, а не эти квадраты. Но для начала нужно решить другую проблему - игрок видит те стены, которые за другой стеной и в темноте. Будет лучше, если игрок будет видеть только те, стеные, которые попадают в рэйкаст. Я сделал базовую проверку чтоб между центром стены и игроком не было других стен. 

Получается эффект, что как только игрок подъезжает ближе к стене, рэйкаст от соседей начинает проходить через эту стену и игрок видит меньше. В целом, это даже прикольно, но уж шибко некультяписто выглядит.

Надо сделать чтоб игрок мог смотреть немного в толщу стены, т.е. Затухающий рэйкаст. Сделать несложно - считаем освещённость стены в зависимости от того, сколько между игроком и стеной других стен. Чтобы не выглядело как баг, эту альфу меняем не сразу, а интерполируем со временем.

Получше, но теперь бесят квадратики. Чтобы сделать более плавные переходы, нужно посчитать расстояния до углов стены с учётом освещённости самой стены. Затруднение - я не могу всё это считать для каждой стены индивидуально, т.к. смежные стены имеют разную освещённость, и какую брать?

Ладно, я сделаю 2Д массив, со всеми углами, и для каждого угла посчитаю свою освещённость, которая равна среднему всех освещёностей стен, частью которых этот угол является. То есть 4 стен. Если там нет стен, считаем освещённость нулевой.

При таком подходе есть риск, что освещённость стен, которые напрямую видит игрок будет провалена. Как итог - кривой рассчёт освещения, который я даже принял за баг отрисовки 2Д примитивов.

Поэтому нужно предварительно пометить пустое место в радиусе источника света как освещённое. Я даже степень освещённости не считал. Если между клеткой и источником света нет стены - значит там светло.

Теперь остаётся отрисовать градиенты для каждой стены по заданным значениям освещённостей в углах. В итоге получаем доработанный сурфейс, на котором не только динамическое освещение, но и освещение стен. Вышло вполне удобоваримо.

А дальше статичные источники света, которые просто освещают вокруг и не зависят ни от чего. Их просто рисуем поверх с режимом смешивания add всё в тот же сурфейс.

Это полное освещение. Теперь нужно нарисовать значки противников и бочек в неосвещённых участках. Тут всё просто - это инверсия освещённости. То есть нужно отрисовать значки в тех местах, где нет освещённости на сурфейсе с освещением. Завожу ещё один сурфейс, на котором рисую все нужные UI элементы. И теперь мне нужно отрисовать этот сурфейс с альфой, которая - инверсия сурфейса с освещением.

В Game Maker Studio нету(почти!) готового функционала отрисовки чего бы то ни было с альфа каналом. Так что я сделал это через шейдер, в который дополнительно подаётся текстура с альфой. Инверсию, я зашиваю прям в этот шейдер. Вот он, если кому будет интересно:

На 15-ой строчке я сделал порог для отображения значков, т.е. значки будут отображаться только в абсолютной темноте. Иначе они с альфой накладываются на объекты и получается каша. Позже я понизил это значение до 0.8, т.е. когда объект плохо различим в темноте.

Получаем весьма приличный результат. Можно двигаться дальше, в сторону улучшения геймплея и левелдизайна.

Ах да, если вдруг кто из читателей использует Game Maker Studio 2 и хочет прикрутить подобную систему освещения, в качестве бонуса выкладываются локальный пакет:

Это даже бонус в бонусе, т.к. кроме освещения там же скрипты для менеджера сурфейсов.