Nœuds Occluder

En plus de l'occlusion via Salles et Portails, Godot a également la capacité de fournir une occlusion de base en utilisant de simples nœuds géométriques Occluder. Il s'agit de formes géométriques qui sont affichées dans l'éditeur à l'aide de gizmos, mais qui sont invisibles au moment de l'exécution.

Tout objet qui est entièrement occulté par la forme (derrière ou dans certains cas à l'intérieur) sera éliminé au moment de l'exécution. Ils sont conçus pour être simples à utiliser et peu coûteux à l'exécution, mais le compromis est qu'ils peuvent ne pas être aussi efficaces que Salles et Portails. Néanmoins, ils peuvent améliorer considérablement les performances dans certaines situations.

Note

It is important to understand that geometric occluders work by testing the axis aligned bounding box (AABB) of the occludee against the occluder. The AABB must be fully occluded to be culled. The consequence of this is that smaller objects are more likely to be effectively culled than larger objects, and larger occluders tend to be much more effective than smaller ones.

Un avantage majeur des nœuds Occluder est qu'ils sont entièrement dynamiques. Par exemple, si vous placez un nœud Occluder en tant qu'enfant d'un vaisseau spatial, il se déplacera lorsque vous déplacerez l'objet parent.

La raison pour laquelle les nœuds Occluder sont si peu coûteux en termes de performance est que le moteur choisit dynamiquement les Occluders les plus pertinents au moment de l'exécution, en fonction du point de vue actuel de la caméra. Cela signifie que vous pouvez souvent avoir des centaines d'Occluders présents dans la scène. Seuls les plus pertinents seront actifs à un moment donné.

Le nœud Occluder lui-même est un support pour une ressource OccluderShape, qui détermine la fonctionnalité. Pour commencer, ajoutez un nœud Occluder à votre arbre de scène.

Astuce

Vous verrez un triangle d'avertissement jaune qui vous indique que vous devez définir une OccluderShape à partir de l'inspecteur avant que le Occluder devienne fonctionnel.

OccluderShapeSphere

La sphère est l'un des occludeurs les plus simples et les plus rapides, et elle est facile à configurer et à positionner. L'inconvénient est que la sphère n'a de sens que dans certains niveaux de jeu, et qu'elle est plus adaptée au terrain ou à la géométrie organique de l'arrière-plan.

Une fois que vous avez ajouté un OccluderNode et choisi d'ajouter un nouveau OccluderShapeSphere dans l'inspecteur, cliquez sur l'OccluderShapeSphere dans l'inspecteur pour faire apparaître les paramètres.

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Contrairement à de nombreux nœuds, l' OccluderShapeSphere peut stocker plusieurs sphères dans le même objet. Cela est plus efficace pour le moteur et permet de garder votre SceneTree plus clair. Vous n'êtes pas obligé de stocker toutes vos sphères dans un seul Occluder car cela pourrait devenir délicat à gérer, mais il est parfaitement raisonnable d'ajouter une dizaine de sphères ou plus. Elles sont très bon marché, et souvent, plus vous en placez, meilleure sera la correspondance avec votre géométrie.

Pour pouvoir stocker plusieurs sphères, elles sont stockées dans un Array. Si vous cliquez sur l'Array dans l'inspecteur, vous pouvez augmenter la taille du Array pour en ajouter une.

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La sphère apparaîtra comme un petit objet sphérique rose dans la fenêtre de l'éditeur. Il y a deux poignées sur chaque sphère. La poignée du milieu, plus grande, vous permet de déplacer la sphère dans l'espace local de l'Occluder, et la petite poignée vous permet d'ajuster le rayon.

Bien que vous puissiez modifier la position de la sphère à l'aide de la transformation du nœud Occluder dans l'inspecteur, cela déplace l'ensemble du tableau de sphères. Lorsque vous voulez utiliser plusieurs sphères dans un seul occluteur, les poignées font ce travail. Afin de permettre le positionnement en 3D, le gizmo ne déplacera la position 3D que dans les deux axes principaux en fonction du point de vue dans l'éditeur. Il est plus facile de s'y retrouver en l'essayant qu'en l'expliquant.

Astuce

Il y a une autre fonction pratique dans l'éditeur lorsque vous utilisez plusieurs sphères. Si vous cliquez sur le bouton Center Node de la barre d'outils, il recalculera les positions locales des sphères par rapport à la moyenne de l’ensemble du nœud, et changera la transformation du nœud Occluder. Il s'agit d'une fonction pratique pour faciliter leur placement.

Au moment de l'exécution, les sphères peuvent être activées ou désactivées, ce qui modifie la visibilité du nœud Occluder, et le Nœud peut être déplacé, mis à l'échelle, tourné, etc.

Un cas d'utilisation courant des sphères d'occlusion consiste à fournir une occlusion sur un terrain montagneux ou vallonné. En plaçant des sphères à l'intérieur des montagnes, vous pouvez empêcher le rendu des arbres, des plantes, des bâtiments et des objets derrière les montagnes. Avec un peu de créativité, elles peuvent également être utilisées pour les objets en mouvement, tels que les grands vaisseaux spatiaux, les planètes, etc.

OccluderShapePolygon

The polygon is a generalist occluder. It can be made to work well in almost all situations, and can quickly provide a degree of occlusion culling to most scenes.

As with all geometric occluders, the key to success is to make them large. They do not have to match rendered geometry, and in many cases they will work better if you extend them past rendered geometry to make them as big as possible (without blocking legitimate lines of sight). The reason why they need to be large is that in general, they will only cull objects whose AABB is completely hidden by the polygon. For large objects to be culled, you will need large occluders.

Note

Like all occluders, polygons can overlap, and in many cases they will work better if you overlap them (they are more likely to cull objects on boundaries).

Editing and details

Occluder polygons are edited as a list of points which define a convex polygon, on a single plane. In order to confine the polygon to a single plane, the points are defined in 2D space rather than 3D. The orientation, position and scale of the polygon is taken instead from the transform of the Occluder Node.

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If you create an Occluder and add to it a OccluderShapePolygon resource, by default it will create 4 starting points forming a rectangle. If you move the position and rotation of the Occluder Node you will see how the rectangle follows the node. When the Occluder is selected in the editor, handles will appear for each of the points. You can actually click and drag these handles, to match your polygon to the environment of your scene.

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You are not restricted to 4 points, you can add and remove points in the Inspector, but note that:

  • The editor will automatically sanitize your points to form a convex polygon. If you drag a point into a position that would form a concave polygon, it will be ignored.

  • In general, the less edges (and thus points), the faster the polygon will work at runtime. A polygon with 6 edges will have to make twice the calculations of a polygon with 3 edges. In most cases 4 is a good number.

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Holes

Real world game levels don't always have large continuous areas that should be occluded. Often walls will have a door or windows, caves will have an entrance, etc. In some cases we have to make do by placing several OccluderShapePolygons around such an opening, but Occluder polygons have one more trick up their sleeve - they can have "holes".

In the inspector you will notice that as well as a set of points for the polygon, the polygon has a set of points for a single "hole". If you add 3 or 4 to your polygon, you will see they appear in the editor as smaller handles. You can drag these around just like the polygon handles, to form a convex hole.

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The hole can be totally within the polygon (such as a window), abutting the edge (like a door) or crossing the edge of the polygon completely, to make the occluder concave. The way the hole works is that the culling follows a simple rule:

  • If the object to be culled is totally hidden by the polygon, it then looks to see whether it can be seen through the hole. If the object touches the hole, it is not culled, but if hidden by the polygon and not seen through the hole it is culled.

Note

Placing holes is usually far more convenient, and works faster and better at runtime, than creating lots of smaller OccluderShapePolygons.

Hole Limits

The main limitation of holes is that there can only be one per polygon. If you have a situation which requires two or more holes, you have a choice:

  • Combine the area of the two holes into one bigger hole (if they are close together).

  • Use two or more OccluderPolygons.

Astuce

Remember that if you are using more than one polygon, they can overlap, and you should use this to your advantage.

How many Occluder polys are needed?

This very much depends on your scene, but generally you can start getting a good benefit from 3 or 4 well placed polygons. After that it is totally up to you how much time you want to spend. Placing occluders is a bit of an art form, and you will get better at it and learn new tricks the more you work with them.

Some ideas:

  • Build your levels to take advantage of occlusion.

This is one of the secrets of the pros. A good level design is not just about what the gameplay demands, it should also be built with occlusion in mind.

  • When in a building with multiple floors, try placing an occluder polygon between each floor, with a hole for where the staircase transitions between them. This can potentially cull out entire floors and greatly improve performance.

  • Don't be afraid to extend your occluder polygons far past the edges of visible geometry to cull more objects - for instance far into the ground or sky.

Using polygons dynamically

Like all geometric occluders, polygons are not confined to static (non-moving) geometry. You can place them on moving objects. You can even change the relative position of the points in realtime.

Some guidelines:

  • There is a slight cost to moving polygons, the points of the polygons must be transformed on the CPU each time their transform changes.

This is not something to worry excessively about, even CPUs are reasonably fast at transforming points, and generally polygons have very few points compared to rendered geometry. But it is something to consider, if you wanted to create e.g. 10,000 simultaneous spaceships all with occluder polys.

  • Changing the transform of the polygon Node (e.g. by moving the parent object) is cheaper than changing the points themselves. Use the former rather than the latter wherever possible.