Розробка програмних компонентів для кросплатформного ігрового рушія з елементами фізичної симуляції

Abstract

Мета роботи: Дослідження алгоритмів комп'ютерної графіки та фізики. Розробка повноцінного 3D-рушія для ігор, здатного моделювати поведінку абсолютно твердих тіл. Об’єкт дослідження: Алгоритми комп'ютерної графіки, методи моделювання фізичних тіл та архітектура програмного забезпечення для рушіїв 3D-ігор у реальному часі. Фізичний рендеринг, відкладений рендеринг. Методи дослідження: Аналіз, порівняння, вивчення, емпіричне тестування та оцінка ефективності, тестування продуктивності. Використані програмно-апаратні рішення: Java OpenJDK21, LWJGL 3.3.3, GLSL 460, OpenGL 4.6, JOML 1.10.6, IMGUI 1.87.0, ApacheCommons, OpenCV, NumPy. Результати дослідження: Розроблено рушій 3D-ігор, здатний до ефективного моделювання в контексті фізики твердого тіла. Проведено дослідження методів моделювання та комп'ютерної графіки. Рушій підтримує рендеринг на фізичних основах, з можливістю відкладеного рендерингу, використання карт тіней, карт оточення та користувацького освітлення.

Objective: Research the algorithms of computer graphics and computer physics, develop a full-fledged 3D game engine capable of numerical rigid body simulation. Object of research: Computer graphics algorithms, methods of modelling physical bodies, and software architecture for real-time 3D game engines. Physical rendering, deferred rendering. Research methods: Analysis, comparison, study, empirical testing and evaluation of efficiency, performance testing. Software and hardware solutions used: Java OpenJDK21, LWJGL 3.3.3, GLSL 460, OpenGL 4.6, JOML 1.10.6, IMGUI 1.87.0, ApacheCommons, OpenCV, NumPy. Results: A 3D game engine capable of efficient modelling in the context of rigid body physics is developed. The simulation methods and computer graphics were studied. The engine supports physics-based rendering, featuring deferred rendering, shadow maps, environment maps, and custom lighting.