Черная-черная дыра TOTAL RELOAD

Да заболел, работать не получается, голова гудит как аэродинамическая труба. Ни спать, ни думать. Недавно закончил работу над мат.моделью черной дыры для нашей игры TOTAL RELOAD. Делюсь результатами:

Cкрин из нашей группы из нескольких разработчиков куда все интенсивно кидают результаты своих работ, наброски, идеи:

В процессе разработки вдохновение черпал везде где только можно. В основном из Interstellar, референсы и матмодели других разработчиков. Сразу приведу некоторые ссылки: youtube.com/watch?v=g-iw2DDNDeY (реализация без когда, полезно чтобы понять в общих чертах как сделать черную дыру)

А вот этот парень большой молодец (на мой взгляд):

Он подробнее рассказал на пальцах как сделать черную дыру и с какими проблемами можно столкнуться. Да, в его версии черной дыры есть артефакты, но видео достаточно полезное. А еще он не забывл упомянуть "того лысого чувака", который очень подробно объясняет рейматчинг :)

Черная дыра глазами математика (ПОЕЗНОЕ И ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ)

А это мой вариант "Б" на случай если у меня не получилось бы сделать черну дыру приблизительно как в Интерстелларе. Такую версию дыры точно можно сделать:

Разработка

Процесс разработки начался с изучения того что из себя представляет черная дыра и того как она выглядит. Какие ожидания относительно внешнего вида имеются у игроков, как ее видят дизайнеры. То есть все началось с референсов дизайнеров и матнаработок других разработчиков.

Все что попадает (свет, материя) в область воздействия черной дыры, притягивается и сжимается в идеальную точку. Именно из-за этого черная дыра и выглядит так как ее показали в Интерстелларе:

Как оказалось, многие дизайнеры имеют свое видение черной дыры и оно часто рознится с описанием математиков. Привожу ниже разные референсы:

Структура черной дыры, некотороые попытки воссоздания

В целом черная дыра состоит из ядра (то что находится в центре) и диска (его называют аккреционным диском).

Моей первой идеей была следующая: а что если сделать черну дыру в виде модели сферы и модели диска? У нас к тому времени уже была верся черной дыры в Blender, записанный клип, который много месяцев лежал в папке, я попробовал воссоздать что-то похожее, но полностью в Unity.

Пришлось доработать данную версию черной дыры.

Сразу отмечу, что звезды имеют разный размер (в том числе и из-за разной яркости свечения), цвет, неравномерное распределение на небе и ко всему к этому они еще и мигают (какие-то больше, а какие-то почти нет).

В моем случае была использована процедурная генерация звезд на основе вот такого шума (https://www.shadertoy.com/view/Xsl3Dl):

После того как немного пошаманил, получилось создать процедурное небо:

На фотографиях видно как меняется звездное небо в зависимости от яркости и количесва звезд.

Что мне нравится в компьютерной графике и к чему всегда стремлюсь - это автоматизация процесса.Взгляните, количество звезд, яркость, частота мигания и прочие параметры могут быть заданы через несколько ползунков. Можно в реальном времени настраивать параметры звезного неба и смотреть устраивает оно или нет... Круто, правда?

Черная дыра

Но а дальше пошли пляски с бубном. Мне категорический, крайне не хотелось возиться с рейматчингом. Потому что рейматчинг:

То есть там реальная математика и если где-то будет проблема, то ты ее не найдешь отладкой. Нужно сидеть и разбираться что к чему.

В общем мой подход "ВСЕ ЧТО УГОДНО, НО НЕ РЕЙМАТЧИНГ" привел меня к таком результату:

Здесь две модели: диск и сфера. Ну поехали критиковать:

Я еще долго игрался с моделью дыры пока не понял, что ничего дельного из этого не выйдет:

Да, можно показать дыру под определенным ракурсом, на определенном расстоянии и на определенное время. Но тут слишком много слова "определенное". Нужно чтобы можно было показывать как хочешь, со всех сторон и с разного расстояния. Рейматч короче.Ну что, поехали, небольшое видео о том чего можно добиться рейматчингом:

Хотя облака диска у нас реализованы не на 100% так как показано на видео, посмотрел это видео чтобы погрустить на тему того, что придется много-много-много пробовать, экспериментировать.

Рейматч

Первым делом создал объемную сферу, тор и сжал тор по высоте чтобы выглядел как дск. Здесь одна из версий тора и сферы:

Артефакт, в данном случае, - это как бы "шов" от замыкания облаков. Здесь показал изменение координат полярной системе. Шов находится в области резкого перехода красного в желтый. Если смажем переход (путем интерполяции), то шва не будет:

Скрина с текстурой облаков без шва не осталось.После этого нужно было разобраться с текстурой глубины. Обьекты, которые попадают в диск и дыру должны пересекаться корректно. Сделано, здесь показано как палка свеху не пересекается облаками, а снизу облака перекрывают палку. Делается это так: если значение буддера глубины больше чем глубина облака, то считаем, что объект находится за облаками и рисуем облака. Иначе рисуем обьект. Результат:

Нужно менять прозрачность в зависимости расстояния между облаками и палкой. Это нужно для того чтобы облака были похожи на обака. В данном случае облако перекрывает палку, но мы дополнительно изучаем расстояние между облаком и палкой. И в зависимости от расстояния мы задаем прозрачность облака:

Палку (ее часть, которая в облаках) немного нужно было исказить. Для этого использовал GrabPass. То есть делается фото всего экрана, помещается в текстуру и в шейдре обрабатывается текстура (вернее область палки). Так же добавим искажение звездам:

Ну что, получили артефакт в виде второй палки, которая возникла из-за искажения текстуры GrabPass. Чтобы устранить этот артефакт используем текстуру глубины и обрабатываем ситуацию, когда палка не должна рисоваться.Позже отказался от использования искажения (его незаметно), то есть GrabPass не используется .

Результат

Выводы

Рейматчинг довольно мощный инструмент. Да и в целом, как оказалось, математика - это достаточно мощная штука когда умеешь ее использовать :)
Экспериментировать пришлось не так и много. Во всяком случае меньше чем люди, которые разрабатывали облака для мультиков пиксар.

В результате нам удалось сделать:

Ссылки на нас

У нас уже есть страничка в стим, какой-то трейлер, скрины из игры :)

TOTAL RELOAD в STEAM / Сообщество ВК / Reddit / TORSHOCK

Ссылки на меня

CGAleksey_VK / CGAleksey_PIKABU