Основні концепти промальовування

WARNING

Although Minecraft is built using OpenGL, as of version 1.17+ you cannot use legacy OpenGL methods to render your own things. Instead, you must use the new BufferBuilder system, which formats rendering data and uploads it to OpenGL to draw.

Загалом, ви можете використовувати систему промальовування Minecraft або створити власну, яка використовує GL.glDrawElements().

На цій сторінці описано основи промальовування за допомогою нової системи, а також ключову термінологію та поняття.

Хоча більша частина промальовування в Minecraft абстрагується за допомогою різних методів DrawContext, і вам, ймовірно, не потрібно чіпати нічого, згаданого тут, все одно важливо розуміти основи того, як працює промальовування.

Tessellator

Tessellator - це основний клас, який використовується для відтворення речей у Minecraft. В грі є лише один такий. Ви можете отримати екземпляр за допомогою Tessellator.getInstance().

BufferBuilder

BufferBuilder — це клас, який використовується для форматування та завантаження даних візуалізації в OpenGL. Він використовується для створення буфера, який потім завантажується в OpenGL для малювання.

Tessellator використовується для створення BufferBuilder, який використовується для форматування та завантаження даних візуалізації в OpenGL.

Ініціалізація BufferBuilder

Перш ніж ви зможете записати щось у BufferBuilder, ви повинні ініціалізувати його. Це робиться за допомогою методу Tessellator#begin(...), який використовує VertexFormat і режим малювання та повертає BufferBuilder.

Вершинні формати

VertexFormat визначає елементи, які ми включаємо в наш буфер даних, і описує, як ці елементи мають бути передані в OpenGL.

Доступні такі елементи VertexFormat:

Елемент	Формат
BLIT_SCREEN	{ position (3 floats: x, y and z), uv (2 floats), color (4 ubytes) }
POSITION_COLOR_TEXTURE_LIGHT_NORMAL	{ position, color, texture uv, texture light (2 shorts), texture normal (3 sbytes) }
POSITION_COLOR_TEXTURE_OVERLAY_LIGHT_NORMAL	{ position, color, texture uv, overlay (2 shorts), texture light, normal (3 sbytes) }
POSITION_TEXTURE_COLOR_LIGHT	{ position, texture uv, color, texture light }
POSITION	{ position }
POSITION_COLOR	{ position, color }
LINES	{ position, color, normal }
POSITION_COLOR_LIGHT	{ position, color, light }
POSITION_TEXTURE	{ position, uv }
POSITION_COLOR_TEXTURE	{ position, color, uv }
POSITION_TEXTURE_COLOR	{ position, uv, color }
POSITION_COLOR_TEXTURE_LIGHT	{ position, color, uv, light }
POSITION_TEXTURE_LIGHT_COLOR	{ position, uv, light, color }
POSITION_TEXTURE_COLOR_NORMAL	{ position, uv, color, normal }

Режими малювання

Режим малювання визначає спосіб малювання даних. Доступні такі режими малювання:

Режим малювання	Опис
DrawMode.LINES	Кожен елемент складається з 2 вершин і представлений у вигляді однієї лінії.
DrawMode.LINE_STRIP	Для першого елемента потрібно 2 вершини. Додаткові елементи малюються лише з 1 новою вершиною, створюючи суцільну лінію.
DrawMode.DEBUG_LINES	Подібно до DrawMode.LINES, але ширина лінії на екрані завжди становить рівно один піксель.
DrawMode.DEBUG_LINE_STRIP	Те саме, що DrawMode.LINE_STRIP, але ширина ліній завжди один піксель.
DrawMode.TRIANGLES	Кожен елемент складається з 3 вершин, які утворюють трикутник.
DrawMode.TRIANGLE_STRIP	Починається з 3 вершин для першого трикутника. Кожна додаткова вершина утворює новий трикутник із двома останніми вершинами.
DrawMode.TRIANGLE_FAN	Починається з 3 вершин для першого трикутника. Кожна додаткова вершина утворює новий трикутник з першою вершиною та останньою вершиною.
DrawMode.QUADS	Кожен елемент складається з 4 вершин, що утворюють чотирикутник.

Запис до BufferBuilder

Після ініціалізації BufferBuilder ви можете записати дані в нього.

BufferBuilder дозволяє нам побудувати наш буфер, вершина за вершиною. Щоб додати вершину, ми використовуємо метод buffer.vertex(matrix, float, float, float). Параметр matrix — це матриця перетворення, яку ми обговоримо більш детально пізніше. Три параметри float представляють (x, y, z) координати положення вершини.

Цей метод повертає конструктор вершин, за допомогою якого ми можемо вказати додаткову інформацію для вершини. Під час додавання цієї інформації вкрай важливо дотримуватися порядку визначеного нами VertexFormat. Якщо ми цього не зробимо, OpenGL може неправильно інтерпретувати наші дані. Після того, як ми закінчили побудову вершини, просто продовжуйте додавати інші вершини та дані до буфера, доки не закінчите.

Також варто зрозуміти концепцію вибракування. Вибракування— це процес видалення меж тривимірної форми, які не видно з точки зору глядача. Якщо вершини межі вказано в неправильному порядку, межа може не відтворюватися належним чином через вибракування.

Що таке матриця перетворення?

Матриця перетворення — це матриця 4x4, яка використовується для перетворення вектора. У Minecraft матриця трансформації просто перетворює координати, які ми надаємо, у виклик вершини. Перетворення можуть масштабувати нашу модель, переміщувати її та обертати.

Її іноді називають матрицею позиції або матрицею моделі.

Зазвичай його отримують за допомогою класу MatrixStack, який можна отримати за допомогою об’єкта DrawContext:

drawContext.getMatrices().peek().getPositionMatrix();

Промальовування трикутної смуги

Простіше пояснити, як писати в BufferBuilder, використовуючи практичний приклад. Скажімо, ми хочемо промалювати щось за допомогою режиму малювання DrawMode.TRIANGLE_STRIP і формату вершини POSITION_COLOR.

Ми збираємося намалювати вершини в наступних точках на HUD (по черзі):

(20, 20)
(5, 40)
(35, 40)
(20, 60)

Це має дати нам чудовий ромб - оскільки ми використовуємо режим малювання TRIANGLE_STRIP, промальовування виконає наступні кроки:

Оскільки в цьому прикладі ми малюємо HUD, ми використаємо подію HudRenderCallback:

HudRenderCallback.EVENT.register((drawContext, tickDeltaManager) -> {
	// Get the transformation matrix from the matrix stack, alongside the tessellator instance and a new buffer builder.
	Matrix4f transformationMatrix = drawContext.getMatrices().peek().getPositionMatrix();
	Tessellator tessellator = Tessellator.getInstance();

	// Begin a triangle strip buffer using the POSITION_COLOR vertex format.
	BufferBuilder buffer = tessellator.begin(VertexFormat.DrawMode.TRIANGLE_STRIP, VertexFormats.POSITION_COLOR);

	// Write our vertices, Z doesn't really matter since it's on the HUD.
	buffer.vertex(transformationMatrix, 20, 20, 5).color(0xFF414141);
	buffer.vertex(transformationMatrix, 5, 40, 5).color(0xFF000000);
	buffer.vertex(transformationMatrix, 35, 40, 5).color(0xFF000000);
	buffer.vertex(transformationMatrix, 20, 60, 5).color(0xFF414141);

	// Make sure the correct shader for your chosen vertex format is set!
	// You can find all the shaders in the ShaderProgramKeys class.
	RenderSystem.setShader(ShaderProgramKeys.POSITION_COLOR);
	RenderSystem.setShaderColor(1.0F, 1.0F, 1.0F, 1.0F);

	// Draw the buffer onto the screen.
	BufferRenderer.drawWithGlobalProgram(buffer.end());
});

Це призводить до того, що на HUD малюється наступне:

TIP

Спробуйте повозитися з кольорами та розташуванням вершин, щоб побачити, що вийде! Ви також можете спробувати використовувати різні режими малювання та формати вершин.

MatrixStack

Навчившись писати в BufferBuilder, ви можете вдаватися в питання, як трансформувати вашу модель - або навіть анімувати її. Тут на допомогу приходить клас MatrixStack.

Клас MatrixStack має такі методи:

• push() - надсилає нову матрицю в стек.
• pop() – знімає верхню матрицю зі стек.
• peek() - повертає верхню матрицю в стек.
• translate(x, y, z) – перекладає верхню матрицю в стек.
• scale(x, y, z) – масштабує верхню матрицю в стеці.

Ви також можете помножити верхню матрицю в стеці за допомогою кватерніонів, які ми розглянемо в наступному розділі.

Беручи з нашого прикладу вище, ми можемо збільшити та зменшити масштаб ромбу за допомогою MatrixStack і tickDelta - це "прогрес" між останнім ігровим тиком і наступним ігровим тиком. Ми роз’яснимо це пізніше на сторінці промальовування в Hud.

WARNING

You must first push the matrix stack and then pop it after you're done with it. If you don't, you'll end up with a broken matrix stack, which will cause rendering issues.

Переконайтеся, що натиснули стек матриць, перш ніж отримати матрицю перетворення!

MatrixStack matrices = drawContext.getMatrices();

// Store the total tick delta in a field, so we can use it later.
totalTickDelta += tickDeltaManager.getTickDelta(true);

// Push a new matrix onto the stack.
matrices.push();
// Scale the matrix by 0.5 to make the triangle smaller and larger over time.
float scaleAmount = MathHelper.sin(totalTickDelta / 10F) / 2F + 1.5F;

// Apply the scaling amount to the matrix.
// We don't need to scale the Z axis since it's on the HUD and 2D.
matrices.scale(scaleAmount, scaleAmount, 1F);

// ... write to the buffer.

// Pop our matrix from the stack.
matrices.pop();

Кватерніони (обертові речі)

Кватерніони — це спосіб представлення обертання в тривимірному просторі. Вони використовуються для обертання верхньої матриці в MatrixStack за допомогою методу multiply(Quaternion, x, y, z).

Дуже малоймовірно, що вам коли-небудь знадобиться безпосередньо використовувати клас кватерніонів, оскільки Minecraft надає різні попередньо зібрані екземпляри кватерніонів у своєму службовому класі RotationAxis.

Скажімо, ми хочемо обертати ромб навколо осі z. Ми можемо зробити це за допомогою методу MatrixStack і multiply(Quaternion, x, y, z).

// Lerp between 0 and 360 degrees over time.
float rotationAmount = (float) (totalTickDelta / 50F % 360);
matrices.multiply(RotationAxis.POSITIVE_Z.rotation(rotationAmount));
// Shift entire diamond so that it rotates in its center.
matrices.translate(-20f, -40f, 0f);

Результатом цього є наступне: