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3Dエンジン

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概要

3D エンジンは現在開発の初期段階にあり、製品化可能なゲーム エンジンに必要な重要な機能がまだ装備されていません。ただし、明確で将来を見据えた開発ロードマップが確立されており、完全に動的なグローバル イルミネーションのための仮想化ジオメトリや放射カスケードなどの高度なシステムを実装するための積極的な作業が行われています。開発が進むにつれて、Unity ワークフローとシームレスに統合する C# ゲーム エンジンの構築を目指して、来年からコミュニティを育成する予定です。皆様のご支援により、最新のゲーム開発の要求を満たす、エディターを備えた強力で使いやすいエンジンを作成できます。

キーテクノロジー

Windows アプリ SDK

  • WinAppSDK を使用して、Windows 11 用の美しく最新のアプリを作成します。

渦.Windows

  • Vortice.Windows は、次のような主要な Windows ライブラリのバインディングを提供します。
    • DXGI、WIC、DirectWrite、Direct2D、Direct3D9、Direct3D11、Direct3D12、XInput、XAudio2、X3DAudio、DirectInput、DirectStorage、DirectML、UIAnimation、および DirectSound。

エンティティコンポーネントシステム (ECS)

  • ECS は、高性能かつ柔軟なゲーム開発のためのデザイン パターンです。データと動作の分離を強調し、「継承よりも合成」の原則をサポートし、パフォーマンスとコードの再利用性を向上させます。

ユニバーサルシーン記述 (OpenUSD / USD.NET)

  • OpenUSD は、3D コンピュータ グラフィックス データを交換するためのフレームワークです。このフレームワークは、コラボレーション、非破壊編集、およびグラフィックス データに関する複数のビューと意見の実現に重点を置いています。

サンプルプロジェクト

ボクセルサンドボックス

3D エンジンの機能を示す 3D エンジン サンプル プロジェクト。ボクセル サンドボックスは次の機能を実装します。

  • チャンク生成: 広大な世界のためにボクセルベースのチャンクを手続き的に生成します。
  • ノイズ サンプリング: ノイズ アルゴリズムを利用して、現実的な地形の変化を作成します。
  • メッシュ生成: 効率的なレンダリングのためにボクセル データに基づいてメッシュを動的に生成します。
  • Character Controller : プレイヤーの動きとインタラクションのための応答性の高いキャラクター コントローラーを実装します。
  • 最適化されたシェーダー: パフォーマンスを最適化し、ボクセルと低メモリ使用量をターゲットにしたカスタム シェーダーを備えています。

すべてのコンポーネントは C# で書かれており、3D エンジンの機能を活用してフル機能のアプリケーションを構築する方法を示しています。

NuGet パッケージ

3DEngine NuGet パッケージ:

プロジェクトに統合するには、NuGet パッケージ マネージャーを介してパッケージをインストールします。

3DEngine dotnet add package Costura.Fody ./Project.csproj">
dotnet new console -n Project
cd Project
dotnet add package 3DEngine
dotnet add package Costura.Fody
./Project.csproj

プロジェクトのセットアップ:

3DEngine" Version="3.1.0" /> <PackageReference Include="Costura.Fody" Version="5.7.0"> <PrivateAssets>all</PrivateAssets> </PackageReference> </ItemGroup> <ItemGroup> <Content Update="$(NuGetPackageRoot) 3DEngine 3.1.0contentFilesanynet8.0-windows10.0.22621AssetsResources***"> <CopyToOutputDirectory>PreserveNewest</CopyToOutputDirectory> </Content> </ItemGroup> <ItemGroup> <None Update="AssetsGeneratorsFileNamesEnumGenerator.tt"> <Generator>TextTemplatingFileGenerator</Generator> <LastGenOutput>FileNamesEnumGenerator.cs</LastGenOutput> </None> </ItemGroup> <ItemGroup> <Service Include="{508349b6-6b84-4df5-91f0-309beebad82d}" /> </ItemGroup> <ItemGroup> <Compile Update="AssetsGeneratorsFileNamesEnumGenerator.cs"> <DesignTime>True</DesignTime> <AutoGen>True</AutoGen> <DependentUpon>FileNamesEnumGenerator.tt</DependentUpon> </Compile> </ItemGroup> </Project>">
< Project Sdk = " Microsoft.NET.Sdk " >
    < PropertyGroup >
        < OutputType >WinExe</ OutputType >
        < TargetFramework >net8.0-windows10.0.22621.0</ TargetFramework >
        < ImplicitUsings >enable</ ImplicitUsings >
        < SatelliteResourceLanguages >en</ SatelliteResourceLanguages >
        < PlatformTarget >x64</ PlatformTarget >
        < PublishAot >true</ PublishAot >
    </ PropertyGroup >

    < ItemGroup >
      < None Remove = " FodyWeavers.xml " />
    </ ItemGroup >

    < ItemGroup >
        < PackageReference Include = " 3DEngine " Version = " 3.1.0 " />
        < PackageReference Include = " Costura.Fody " Version = " 5.7.0 " >
          < PrivateAssets >all</ PrivateAssets >
        </ PackageReference >
    </ ItemGroup >

    < ItemGroup >
        < Content Update = " $(NuGetPackageRoot) 3DEngine 3.1.0contentFilesanynet8.0-windows10.0.22621AssetsResources*** " >
            < CopyToOutputDirectory >PreserveNewest</ CopyToOutputDirectory >
        </ Content >
    </ ItemGroup >

    < ItemGroup >
      < None Update = " AssetsGeneratorsFileNamesEnumGenerator.tt " >
        < Generator >TextTemplatingFileGenerator</ Generator >
        < LastGenOutput >FileNamesEnumGenerator.cs</ LastGenOutput >
      </ None >
    </ ItemGroup >
    
    < ItemGroup >
      < Service Include = " {508349b6-6b84-4df5-91f0-309beebad82d} " />
    </ ItemGroup >
    
    < ItemGroup >
      < Compile Update = " AssetsGeneratorsFileNamesEnumGenerator.cs " >
        < DesignTime >True</ DesignTime >
        < AutoGen >True</ AutoGen >
        < DependentUpon >FileNamesEnumGenerator.tt</ DependentUpon >
      </ Compile >
    </ ItemGroup >
</ Project >

Visual Studio の Assets フォルダー内のファイルに「PreserveNewest」が設定されていることを確認します。 NuGet パッケージ3DEngine 3.1.0 へのパスを置き換えます。

セットアッププログラム: 

 class Program
{
    [ STAThread ]
    private static void Main ( ) =>
        new Engine . Program ( ) . Run (
            config : Engine . Config . GetDefault (
              windowCommand : Engine . WindowCommand . Show ,
              presentInterval : Engine . PresentInterval . Immediate ,
              multiSample : Engine . MultiSample . x4 ,
              resolutionScale : 1 ,
              title : "3D Engine" ,
              width : 2560 , height : 1440 ,
              renderGUI : true , defaultBoot : true ) ,
            initialization : ( ) => 
              Engine . Kernel . Instance . SystemManager . MainEntityManager . CreateEntity ( ) . AddComponent < GameManager > ( ) ,
            frame : ( ) => { } ) ;
}

スクリプトの例: 

 using System ;
using System . Collections ;
using System . Numerics ;

using Engine ;
using Engine . Buffer ;
using Engine . Components ;
using Engine . DataStructures ;
using Engine . ECS ;
using Engine . Editor ;
using Engine . Framework ;
using Engine . Graphics ;
using Engine . GUI ;
using Engine . Helper ;
using Engine . Runtime ;
using Engine . Utilities ;

public class Example : Component
{
    [ ToolTip ( "This is a ToolTip" ) ]
    [ Show ]
    private string _visibleString = "This field is private" ;
    [ Hide ]
    public string HiddenString = "This field is public" ;
    [ ShowOnly ]
    public string ShowOnlyString = "This string is not editable" ;
    public int Int ;
    public float Float ;
    public Vector2 Vector2 ;
    public Vector3 Vector3 ;
    public Vector4 Vector4 ;
    [ Slider ( 1 , 100 ) ]
    public float Slider ;
    public bool Bool ;
    [ If ( "Bool" , "True" ) ]
    [ ShowOnly ]
    public string IfField = "This field is only visible if the bool is true" ;
    [ IfNot ( "Bool" , "True" ) ]
    [ ShowOnly ]
    public string IfNotField = "This field is only visible if the bool is not true" ;
    [ Color ]
    public Vector4 Color ;
    public Entity ? _Entity ;
    [ Space ]
    [ Header ( "Header" ) ]
    public event Action ? Event ;

    // This is the base function of OnRegister.
    public override void OnRegister ( ) =>
        ScriptSystem . Register ( this ) ;
      
    public override void OnAwake ( ) { }
    public override void OnStart ( ) { }
    public override void OnUpdate ( ) { }
    public override void OnLateUpdate ( ) { }
    public override void OnFixedUpdate ( ) { }
    public override void OnRender ( ) { }
    public override void OnGUI ( ) { }
    public override void OnDestroy ( ) { }
}

使用例: 

 Engine . Loader . ModelLoader . LoadFile ( Engine . ModelFiles . Model ) ;
Engine . Loader . ModelLoader . LoadFile ( Engine . Utilities . AssetPaths . MESHES + "Model.obj" ) ;

Engine . Loader . ImageLoader . LoadFile ( Engine . TextureFiles . TextureAtlas ) ;
Engine . Loader . ImageLoader . LoadFile ( Engine . Utilities . AssetPaths . TEXTURES + "Texture.png" ) ;

Engine . Kernel . Instance . Context . CreateShader ( Engine . Utilities . AssetPaths . SHADERS + "Shader" ) ;
Engine . Kernel . Instance . Context . CreateComputeShader ( Engine . Utilities . AssetPaths . COMPUTESHADERS + "ComputeShader" ) ;

Entity . AddComponent < Example > ( ) ;

Entity . Manager . CreateEntity ( name : "Controller" ) . AddComponent < PlayerController > ( ) . Initialize ( this ) ;
Entity . Manager . CreateEntity ( name : "Sky" ) . AddComponent < DefaultSky > ( ) . Initialize ( ) ;

var mesh = Entity . Manager . CreateEntity ( ) . AddComponent < Mesh > ( ) ;

mesh . SetMeshData ( ModelFiles . Model ) ;
mesh . SetMeshData ( Assets . Meshes [ "Model.obj" ] ) ;
mesh . SetMeshData ( vertices , indices , positions , new InputLayoutHelper ( ) . AddPosition3D ( ) . AddUV ( ) ) ;

mesh . SetRootSignature ( ) ;
mesh . SetRootSignature ( new RootSignatureHelper ( ) . AddConstantBufferView ( 2 ) . AddShaderResourceViewTable ( ) ) ;

mesh . SetMaterialTextures ( TextureFiles . Texture ) ;
mesh . SetMaterialTextures ( textureEntries : [ new ( "Texture.png" , 0 ) ] ) ;

mesh . SetMaterialPipeline ( ShaderFiles . Shader ) ;
mesh . SetMaterialPipeline ( "Shader" ) ;

Engine . Utilities . Output . Log ( Entity . Transform . Position ) ;

if ( Input . GetKey ( Key . Escape , InputState . Down ) )
{
    PAUSED = ! PAUSED ;

    if ( PAUSED )
        Input . SetMouseLockState ( MouseLockState . Unlocked ) ;
    else
        Input . SetMouseLockState ( MouseLockState . LockedInvisible , 0.5 , 0.5 ) ;
}

if ( ! PAUSED )
    Input . SetCursorIcon ( SystemCursor . IDC_CROSS ) ;

ソリューションの構造

3D エンジン リポジトリには次のものが含まれます。

  • 3DEngine (パッケージ)
  • エディタ
  • エンジン

エディターとエンジンの両方の3DEngine (パッケージ) を MSIX アプリケーションとして構築することも、エンジンをポータブル Win32 アプリケーションとして構築することもできます。

今後の機能と開発ロードマップ

  • 米ドルの統合
  • 材料
  • テクスチャのレンダリング
  • シェーダーの計算
  • 後処理
  • ギズモ
  • 非同期再投影
  • ラディアンス・カスケード（アレクサンダー・サンニコフ）
  • 仮想化ジオメトリ (Nano Tech、Chris K)
  • ネットワーキング
  • 空間オーディオ
  • 物理X5
  • ビルドを Xbox プラットフォームにエクスポートする

組み立て説明書

3D エンジンをコンパイルするには、次のコンポーネントを備えた Visual Studio 2022 があることを確認してください。

  • Windows アプリ SDK
  • Visual Studio インストーラーには以下が含まれます。
    • .NET 8.0 SDK
    • Windows 11 SDK (10.0.22621.0)

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