Signed Distance Fields (SDF) je technika reprezentace geometrie, která se ve hrách používá pro různé účely, od vykreslování textu až po generování terénu. Namísto tradičního ukládání geometrie pomocí polygonů, SDF ukládá vzdálenost každého bodu v prostoru od nejbližšího povrchu objektu. Tato informace se pak používá k efektivnímu vykreslování a manipulaci s objekty.

Zjednodušené vysvětlení: Jak Signed Distance Fields – SDF funguje?

Představte si, že máte balón. Namísto toho, abyste si pamatovali přesný tvar balónu pomocí tisíců malých kousků (polygonů), pamatujete si jen to, jak daleko je každý bod v místnosti od povrchu balónu. Pokud je bod uvnitř balonu, vzdálenost je záporná. Pokud je bod mimo balon, vzdálenost je kladná. Přesně tohle dělá SDF! Ukládá „podepsanou vzdálenost“ – vzdálenost s informací o tom, zda je bod uvnitř nebo venku.

Díky této reprezentaci můžeme jednoduše zjistit, zda se nějaký bod nachází blízko povrchu objektu, a to tak, že se podíváme na hodnotu SDF v daném bodě. Pokud je hodnota blízká nule, bod je blízko povrchu. To nám umožňuje efektivně vykreslovat povrchy a provádět různé efekty, jako například stíny a odrazy. Použití SDF umožňuje vytvářet mnohem detailnější a složitější vizuální efekty než tradiční metody. SDF je efektivní způsob, jak reprezentovat 3D objekty.

Proč je to důležité? (Vliv na vizuál a hratelnost)

  • Ostré a detailní hrany: SDF umožňuje vykreslovat objekty s ostrými a detailními hranami bez ohledu na měrku nebo vzdálenost.
  • Dynamické efekty: Umožňuje snadné vytváření dynamických efektů, jako jsou exploze, deformace a tekutiny.
  • Efektivní vykreslování textu: SDF se často používá k vykreslování textu, protože umožňuje škálování textu bez ztráty kvality.
  • Generování terénu: SDF lze použít ke generování komplexního a detailního terénu s relativně nízkými nároky na paměť.

Příklady v praxi: Které hry využívají Signed Distance Fields – SDF?

Technologii Signed Distance Fields (SDF) využívají různé hry různými způsoby. Například hra Dreams od Media Molecule rozsáhle využívá SDF k modelování a vykreslování objektů. Dále, No Man’s Sky používá SDF ke generování detailního terénu a prostředí. Některé indie hry, jako například Claybook, využívají SDF pro simulaci a vykreslování materiálů jako hlína.

Výhody a nevýhody

Výhody

  • Škálovatelnost a detail bez ohledu na vzdálenost.
  • Efektivní vytváření dynamických efektů.
  • Relativní nízké nároky na paměť v porovnání s tradičními metodami.

Nevýhody

  • Vyšší výpočetní náročnost při vytváření SDF.
  • Náročnější na implementaci a ladění.
  • Není vhodná pro všechny typy geometrie.

Související technologie

S technologií Signed Distance Fields (SDF) úzce souvisí techniky jako Volume Rendering, které také využívají reprezentaci objektů pomocí objemových dat namísto polygonů. Další související technologií je Implicit Surface Modeling, která také definuje povrchy pomocí matematických funkcí.

Technologie v kostce

Typ Technologie Renderování, Modelování
Hlavní Přínos Škálovatelnost, Detail, Dynamické efekty
Klíčoví Vývojáři Media Molecule, Hello Games, Valve
Typické Použití Modelování, Vykreslování, Generování terénu, Efekty
Příklady Her Dreams, No Man’s Sky, Claybook