逼真的阴影

好的，哈伯社区。

许多年前，我遇到了一个帖子（1） 。 然后，我为有机会为roguelike （2）创建有趣的游戏元素而感到困惑。 假设对手可能在墙后，直到我们在视线内遇到他，我们才看到他。 但是我更喜欢这样一种情况，当我们沿着地牢的走廊旅行时，会根据可见区域逐渐揭示物体位置的特征。

在后面的文章（3） ， （4）和（5）中 ，考虑了2D游戏中的阴影投射问题。 正如作者自己和评论中所指出的那样，对于计算器和设计而言，阴影的计算非常繁琐，而且并非易事。

不知何故，我有一些自由的日子，所以我决定回到阴影更美好的问题。 显然，视频卡可以成功且快速地处理阴影，但是在这种情况下，我想为2D游戏处理阴影，因此将计算转移到视频卡似乎是多余的。 是的，近年来处理器能力整体上有所增长，实际上是一篇有关最终情况的文章。

该程序是用Pascal编写的，因为我很了解Lazarus，它是一个开放的IDE，具有许多组件。

最初的想法是绘制从观察者到瓷砖各个角的线，然后使所得图形变暗。



然而，当视角改变时，这种阴影看起来有些不自然。 阴影现在更宽，现在更窄。



圆形物体的阴影看起来要好得多。 为了构建这样的阴影，您需要从观察点到圆以及到屏幕的边界绘制两个切线。 圆的直径将对应于瓷砖的尺寸。

在我的程序中，我使用了以下功能：

//       function tangent_to_circle(x1,y1,x2,y2,r:Single; var x3,y3,x4,y4:Single):Boolean; var l,dx,dy,i,ii,ij:Single; begin dx := x1 - x2; dy := y1 - y2; l := Sqrt(dx*dx + dy*dy); if l<=r then begin tangent_to_circle:=false; exit; end; i := r/l; ii := i*i; ij := i * Sqrt(1 - ii); x3 := x2 + dx*ii - dy*ij; y3 := y2 + dx*ij + dy*ii; x4 := x2 + dx*ii + dy*ij; y4 := y2 - dx*ij + dy*ii; tangent_to_circle:=true; end; 

其中（x1，y1）是观察点，（x2，y2）是圆的中心，®是其半径，（x3，y3）和（x4，y4）是直线和圆的交点。 仅当观察者在圆外时，该函数才返回true。

由于处理器对三角函数不是很友好，因此我尝试将其最小化。 实际上会依靠一个简单的规则（粗略模型），专家会告诉您原因。

（错误）SIN，COS ..>'/'，SQRT>'DIV'，'MOD'>'SHR'，'SHL'>'*'>'：='，'+'，'-'，'AND '，'XOR'..（好）

很高兴在画布上实现图元的图形部分，有很多库和引擎可以简化工作。 在Delphi上进行开发时，我不得不使用Agg2D库，在Lazarus上有端口（6） ，因此我决定实现这一想法。 实际上，从库中获得的好处是将alpha通道添加到RGB颜色，并且平滑了基元，并且由于直接访问像素和各种技巧，处理比画布快得多。

当绘制图块的阴影时，我本来打算用阴影填充该扇区，但随后图块内部的图像很难分辨（图3中所讨论的扇区用绿色填充）。 在尝试了各种选项之后，我停止从阴影区域中选择一个扇区。

要绘制扇形，我们需要以弧度为单位的角度，但是三角学仍然无法做到。 （arctan2-数学模块库函数）

 //     function alpha_angle(x1,y1,x2,y2:Single):Single; begin alpha_angle := arctan2(y1 - y2, x1 - x2); end; 

实际上，一切都准备好进行图像组装。 我们绘制一张瓷砖地图，并在单独的图层上依次逐一应用阴影。 对于树木，阴影更暗，对于其他物体，阴影更透明。



将完成的图像应用于图块的主层。 进行一些背景设计，并选择更加通用的tileset。 实际上，我花了两天的时间来寻找合适的磁贴集，这些磁贴集属于公共领域，或者质量很低或成本很高。 结果，他亲自绘制了树木，并从用户Joe Williamson （7） （出色的风格）中借用了其他元素。



到此为止，但是关于性能的一些沉淀。 随着对象数量的增加，大约有五百次缩编开始。 考虑了各种优化方法，将其拆分为多个内核并将绘图区域限制为一定的半径，更改阴影的形状（比弧线便宜），我什至想到了将计算转移到视频。

结果，我得出的结论是，最好的选择是减少用作荫罩的图像的采样。 由于计算数量显着减少，以及阴影轮廓的像素化的意外影响，因此具有一定的传统魅力。



我非常喜欢这种效果，以至于我不得不通过给定的多重性参数来缩放动态过程。



剩下的就是创建不透明的墙并将结果呈现给社区。



我期待使用这种效果或其发展的新游戏。
谢谢你

演示可以触摸手柄的位置（Windows的exe）。

第2 部分 ， 第3部分