Разработка простого игрового движка

Необходимо разработать простой игровой движок, применив техники работы с 2D и 3D графикой, освещением, шейдерами и трассировкой лучей. В результате должен получится простой движок, с возможностью работы с камерой, объектами и освещением.Основные задачи:1. Создать базовую архитектуру игрового движка с поддержкой 3D-сцен.2. Реализовать систему рендеринга с использованием подходов: рендерингчерез растризацию и трассировку лучей.3. Настроить камеру и систему управления ею.4. Реализовать поддержку базовых игровых объектов и взаимодействие с ними.5. Обеспечить работу с несколькими типами источников света.6. Оптимизировать производительность движка (по возможности).Этап 1. Архитектура игрового движка1. Инициализация системы:Создайте основную структуру движка. Включите в нее следующие компоненты:Рендеринг: модуль, отвечающий за отрисовку сцен.Физика (опционально): простой модуль для расчета столкновений объектов(например, сферы и плоскости).Игровая логика: управление взаимодействием объектов сцены и правил игры.Загрузчик файлов формата OBJ для добавления их на сцену2. Менеджер сцены:Разработайте систему для управления игровыми сценами. Сцена должнасодержать:Объекты (3D-модели).Источники светаКамеруЭтап 2. Рендеринг сцены1. Рендеринг через растризацию:Реализуйте базовый алгоритм отрисовки сцены с использованием растризации.Включите поддержку:Основных 3D-примитивов (сферы, кубы, плоскости и т.д.).Затенения (Flat или Gouraud shading).Простого освещения: направленный источник света и точечные источникисвета.2. Трассировка лучей (Ray Tracing):Добавьте возможность рендеринга сцены через трассировку лучей. Это может бытьотдельный режим движка. Обеспечьте:Поддержку отражений и теней.Простые материалы (зеркальные и матовые).Реализацию хотя бы одного эффекта: преломления или каустики(опционально).3. Шейдеры:Напишите простые вершинные и фрагментные шейдеры для объектов сцены.Реализуйте:Диффузное и зеркальное освещение.Управление цветами материалов через шейдеры.Этап 3. Работа с камерой1. Базовое управление камерой:Реализуйте систему управления камерой, которая позволяет:● Перемещаться по сцене (WASD или стрелки).● Изменять угол обзора (вращение камеры мышью).● Масштабировать изображение (например, через колесо мыши).2. Проекции:Реализуйте возможность переключения между ортографической и перспективнойпроекциями для камеры.Этап 4. Работа с объектами и освещением1. Игровые объекты:Реализуйте возможность добавления объектов в сцену через код или файлконфигурации. Объекты должны иметь:● Позицию, вращение, масштаб.● Взаимодействие с источниками света (освещаться).2. Освещение:Настройте работу нескольких типов источников света:Направленный свет (Directional Light): влияет на всю сцену.Точечный свет (Point Light): создаёт затухающее освещение, которое зависит отрасстояния до объекта.● Прожектор (Spotlight): освещает только определенную область сцены.3. Тени:Добавьте поддержку теней для объектов сцены. Это могут быть простые тени дляначала, например, только от одного источника света (опционально).Этап 5. Оптимизация и улучшение производительности1. Уменьшение количества рендеринговых вызовов:Постарайтесь уменьшить количество вызовов отрисовки для повышенияпроизводительности движка.2. Ограничение глубины трассировки лучей:Если вы используете трассировку лучей, реализуйте ограничение глубины лучей дляускорения работы.3. Профилирование производительности:Реализуйте базовое профилирование кадров (FPS) и времени рендеринга дляотслеживания производительности движка.Этап 6. Разработка простого интерфейса1. Игровой интерфейс:Реализуйте базовый интерфейс (HUD), который показывает информацию о текущемсостоянии игры, например, FPS или количество объектов в сцене.2. Меню настроек:Сделайте меню, где можно будет изменять параметры графики (например, качествотеней, включение/отключение трассировки лучей).Финальная задача: создание мини-игрыИспользуя созданный вами игровой движок, реализуйте простую игру. Она должнавключать:Сцену с несколькими объектами (например, движущиеся или статичныепрепятствия).Управление игроком (например, от первого лица с возможностью перемещениякамеры).Взаимодействие с объектами (например, сбор предметов или избеганиепрепятствий).