3D-Spieleentwicklung
Grundlagen für 3D-Spielsyteme.
1. Rendering-Pipeline
Stufen
1. Vertex-Verarbeitung → Geometrie transformieren
2. Rasterisierung → In Pixel umwandeln
3. Fragment-Verarbeitung → Pixel einfärben
4. Ausgabe → Auf Bildschirm
Optimierungsprinzipien
| Technik | Zweck |
|---|
| Frustum Culling | Nicht sichtbare Objekte nicht rendern |
| Occlusion Culling | Verdeckte Objekte nicht rendern |
| LOD | Weniger Details bei Entfernung |
| Batching | Draw-Aufrufe zusammenfassen |
2. Shader-Prinzipien
Shader-Typen
| Typ | Zweck |
|---|
| Vertex | Position, Normalen |
| Fragment/Pixel | Farbe, Beleuchtung |
| Compute | Allgemeine Berechnungen |
Wann eigene Shader schreiben
- Spezialeffekte (Wasser, Feuer, Portale)
- Stilisierte Darstellung (Toon, Sketch)
- Performance-Optimierung
- Einzigartige visuelle Identität
3. 3D-Physik
Kollisionsformen
| Form | Anwendungsfall |
|---|
| Box | Gebäude, Kisten |
| Kugel | Bälle, schnelle Prüfungen |
| Kapsel | Charaktere |
| Mesh | Gelände (aufwändig) |
Prinzipien
- Einfache Kollider, komplexe Visuals
- Layer-basierte Filterung
- Raycasting für Sichtlinien
4. Kamerasysteme
Kameratypen
| Typ | Verwendung |
|---|
| Third-Person | Action, Abenteuer |
| First-Person | Immersiv, FPS |
| Isometrisch | Strategie, RPG |
| Orbital | Inspektion, Editoren |
Kamera-Gefühl
- Sanftes Folgen (Lerp)
- Kollisionsvermeidung
- Vorausschau für Bewegung
- FOV-Änderung bei Geschwindigkeit
5. Beleuchtung
Lichttypen
| Typ | Verwendung |
|---|
| Richtungslicht | Sonne, Mond |
| Punktlicht | Lampen, Fackeln |
| Spotlicht | Taschenlampe, Bühne |
| Umgebungslicht | Grundbeleuchtung |
Performance-Überlegung
- Echtzeitschatten sind teuer
- Nach Möglichkeit vorbacken
- Schattenkaskaden für große Welten
6. Detailstufen (LOD)
LOD-Strategie
| Entfernung | Modell |
|---|
| Nah | Volle Details |
| Mittel | 50% Dreiecke |
| Weit | 25% oder Billboard |
7. Anti-Patterns
| ❌ Nicht machen | ✅ Richtig machen |
|---|
| Mesh-Collider überall | Einfache Formen |
| Echtzeitschatten auf Mobilgeräten | Vorgebackene oder Blob-Schatten |
| Ein LOD für alle Entfernungen | Entfernungsbasiertes LOD |
| Nicht optimierte Shader | Profilen und vereinfachen |
Denk dran: 3D ist Illusion. Erzeuge den Eindruck von Detail, nicht das Detail selbst.
Wann verwenden
Diese Fähigkeit ist anwendbar, um den im Überblick beschriebenen Workflow oder die beschriebenen Aktionen auszuführen.
Einschränkungen
- Verwende diese Fähigkeit nur, wenn die Aufgabe eindeutig mit dem oben beschriebenen Umfang übereinstimmt.
- Behandle die Ausgabe nicht als Ersatz für umgebungsspezifische Validierung, Tests oder fachliche Überprüfung.
- Halte inne und frage nach Klärung, wenn erforderliche Eingaben, Berechtigungen, Sicherheitsgrenzen oder Erfolgskriterien fehlen.