Renpy岂是如此不便之物？使用光线步进渲染伪3D场景经验分享

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前些阵子发了一个视频，使用光线步进在Renpy中实现了一个类Minecraft方块沙盒游戏


我并非啥技术硬核大佬，所以我这篇文章主要就是分享我学习探索的思路和过程，希望能帮到有需要的人
一开始是看到了这位大佬在b站发的视频



了解到了一些伪3D的实现逻辑，后来去学习了一些早期3D游戏的制作方法，但没有深入去了解
再后来就是看到了这位大佬的视频，一下子让我打开了思路





接下来讲讲我的学习路径
已知

• Renpy支持OpenGL，使用GLSL进行着色器编程
• 通过着色器能够实现真3D渲染，也可以实现伪3D渲染
• 已经有人成功实现了这些功能
  

我虽然知道Renpy支持OpenGL，但Renpy的OpenGL是哪个版本的这点尚不明确，不同版本的OpenGL支持的特性都不同。

OpenGL 1.x	固定管线	固定光照模型、固定材质、固定变换矩阵、即时模式绘制
OpenGL 2.x	可编程管线	引入 GLSL，支持顶点/片段着色器，可自定义光照和材质计算
OpenGL 3.x	现代OpenGL	废弃固定管线、Core Profile、FBO、实例化绘制、几何着色器
OpenGL 4.x	GPGPU + 高级图形	计算着色器、细分曲面、Direct State Access、多线程资源管理

于是最开始我先研究Renpy的OpenGL版本
通过查找资料以及程序测试，可以确定的是Renpy的图形渲染基于OpenGL 2，而且对于OpenGL 2的支持本身也是不完整的，是魔改过的残血版OpenGL 2
要在这个残血版OpenGL 2中实现3D渲染，就只有伪3D这一条路了
伪3D具体来讲就是在逻辑上运行3D，但在图形渲染上将3D世界映射到2D平面上以实现3D视觉效果
也被称作2.5D，这种技术在老游戏中尤为常见

模式7（Mode_7）

模式7是任天堂开发的一种2.5D图形技术，将平面地图扭曲投影的方式制造出深度感

等距投影（Axonometric）

也就是常说的俯视角正交视图，古早RTS和CRPG常使用这种视角，到如今这种风格依然有人采用

光线投射（Ray casting）

游戏本质上是运行在一个2维空间中的，通过发射射线命中墙壁，在画面中绘制出有深有浅的竖线，从而创造深度感

然而这还是有点难以满足我对于画面表现的需求，于是在看了许多油管上的技术分享视频以及B站上的机翻视频之后，我终于找到了我想要的技术——光线步进（Ray marching）+ 有符号距离场（signed distance field）

具体的技术细节这里就不展开讲了，简单来讲这是一个近十年流行起来的一种图形技术，使用有符号距离场定义模型，然后用光线步进的方法渲染画面，原理上类似光线投射，但搭配上SDF能显示的画面细节比光线投射多
理论上讲甚至可以使用这个技术跑光追，godot最新版也加入了SDFGI，有符号距离场全局光照，性能友好，效果一点不差
最关键的是，实现这一切不需要高级图形API，OpenGL 2刚好就足够！！！

知道该使用什么技术之后，就到了具体实现的阶段了，我的技术力比较一般，glsl又是出了名的抽象难学，我当然不可能短时间内生啃这块硬骨头
于是我将我的具体需求整理好之后发给gemini进行实现，大约修改了两三次报错后，我就得到了在Renpy中可以运行的基于光线步进的类Minecraft体素游戏

之后我再花时间手动实现了基础的界面布局，音效，包括主界面的全景图旋转效果，于是就得到了这个结果

总结
虽然Renpy的渲染能力不如现代图形渲染管线那样高自由度，但至少我们比上世纪的游戏开发者拥有更好的硬件性能与学习资料，所以某种程度上也抵消了引擎本身带来的劣势
尤其是现如今AI工具的普及，即便像我这样只是网络上刷刷视频，看看文章，具体的技术细节与数学原理都不是特别懂的人，就能通过敲敲键盘让AI把活干了，不得不说是个了不得的时代啊

学习资料
Rencraft源码
1. 介绍 ｜ Shadertoy中文教程

Maz马

厉害！太强了！我也要学shader！