misc

ch1.tex

@@ -21,7 +21,7 @@ Způsobů, jak~předat myšlenku hráči, je~nespočetně mnoho. Pro účely té
 
 Samotná tvorba příběhů je~poněkud podobná tvorbě knižní nebo~kinematografické. Jen~je~zapotřebí oživovat a~propojovat nejen postavy a~svět, ale~i~herní mechaniky s~ohledem na~jejich zábavnost, složitost a~technická omezení.
 
-\paragraph{Údržba pozornosti} Cíle a jejich distribuce pomáhají hře udržet~si hráče. Pokud například za~sebou následuje několik ``nudných" pasáží, nebo~je~hra příliš repetativní, hráč může ztratit zájem. \Cref{fig:pacing} na další straně znázorňuje ukázkový příklad pěkné distribuce klíčových momentů. Co~přesně jsou~klíčové momenty, je~na~vývojáři. Mohou to~být důležité momenty v~příběhu, vylepšení postavy hráče, představení nové důležité mechaniky atd. Důležité je~nechat hráče v~každém okamžiku pocítit jeho úspěchy na~začátku tohoto momentu nebo~jeho~konci. Je~to~dost~abstraktní, ale~přesto fungující způsob jak~udržet pozornost hráče a~poskytnout mu zábavu.
+\paragraph{Údržba pozornosti} Cíle a jejich distribuce pomáhají hře udržet~si hráče. Pokud například za~sebou následuje několik ``nudných" pasáží, nebo~je~hra příliš repetativní, hráč může ztratit zájem. \Cref{fig:pacing} na další stránce znázorňuje ukázkový příklad pěkné distribuce klíčových momentů. Co~přesně jsou~klíčové momenty, je~na~vývojáři. Mohou to~být důležité momenty v~příběhu, vylepšení postavy hráče, představení nové důležité mechaniky atd. Důležité je~nechat hráče v~každém okamžiku pocítit jeho úspěchy na~začátku tohoto momentu nebo~jeho~konci. Je~to~dost~abstraktní, ale~přesto fungující způsob jak~udržet pozornost hráče a~poskytnout mu zábavu.
 \begin{figure}
 \centering
 \includegraphics[width=.5\linewidth]{img/pacing.pdf}
@@ -63,7 +63,7 @@ Tato práce je~zamýšlena jako~vývoj 3D příběhové hry s~více žánry a~s~
 
 Má ale~své problémy, které pozorný vývojář procití už~v~polovině vývoje jestli ne~dřív. Tvorba dobré grafiky často vyžaduje psaní vlastních HLSL shaderů, což~moc nekoreluje s~jednoduchostí C\#. Navíc grafika často vyžaduje psaní vlastních optimalizačních algoritmů nebo~manuální adaptaci cizích pluginů. Následovně i~samotný C\# vytváří komplikace s~rychlostí běhu programu, obsahem zabrané paměti a~přítomností garbage collectoru. Všechny tyto problémy lze~částečně opravit a~vylepšit, jen~je~potřeba mnoho pokročilých znalostí navíc. Detaily a~zkušenosti vývojářů lze~nalézt online, například~zde\cite{unityComparing}.
 
-V~roce 2019, kdy~vzníkala předchozí práce, v~Unity byl také problém s~paralelizací hlavního cyklu samotného enginu a~rendrovacích úloh. Byl používán triviální model herní smyčky, který~spouštěl logiku sekvenčně v~hlavním vlákně. Stejně~tak bylo triviální i~spouštění renderovacích úloh bez~dynamického clusteringu a~paralelizace. V celku Unity tehdy ještě nebyl tak~robustní a~nenabízel tolik vývojářských možností resp. oprav. V~den vydání této navazující práce je~pravděpododně nejlepší volbou pro~jednotlivce ale~i~malé týmy. Proto pro~tuto práci bychom dnes zvolili Unity, kdybychom už~neměli předchozí prototyp postavěný na~Unreal Engine.
+V~roce 2019, kdy~vzníkala předchozí práce, v~Unity byl také problém s~paralelizací hlavního cyklu samotného enginu a~renderovacích úloh. Byl používán triviální model herní smyčky, který~spouštěl logiku sekvenčně v~hlavním vlákně. Stejně~tak bylo triviální i~spouštění renderovacích úloh bez~dynamického clusteringu a~paralelizace. V celku Unity tehdy ještě nebyl tak~robustní a~nenabízel tolik vývojářských možností resp. oprav. V~den vydání této navazující práce je~pravděpododně nejlepší volbou pro~jednotlivce ale~i~malé týmy. Proto pro~tuto práci bychom dnes zvolili Unity, kdybychom už~neměli předchozí prototyp postavěný na~Unreal Engine.
 
 Unity je~engine otevřený všem žánrům a~mnoha platformám jako~mobilní, VR a~další. Často je~použiván v~menších projektech a~menších týmech, například při~vývoji indie her, ale~taky i~při~vývoji velkých her.
 
@@ -118,7 +118,7 @@ Unreal Engine vyniká bohatým výběrem možností provedení osvětlení. Lze~
 
 \paragraph{Lumen\protect\footnote{https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/lumen-global-illumination-and-reflections-in-unreal-engine}} Lumen je~zdánlivě revoluce v~realtime herním osvětlení. Jedná~se o~speciální režim osvětlení a~odrazů, který~umožňuje za~běhu počítat dynamické osvětlení bez~potřeby vytváření lightmap nebo~pracného nastavení ploch odrazů. Vytváří velice kvalitní osvětlení při~vynaložení minimálního úsili.
 
-Nevýhodu, kterou ale~již~autoři UE neprezentují, není jen výrazně větší zátěž na~hardware, ale~i~šum vyrendrovaného osvětlení a~odrazů. Lumen totíž v~reálném čase generuje buffer s~odrazy a~osvětlením ve~velice malém rozlišení a~navíc vynechává náhodně zhruba polovinu pixelů. Potom se~výsledný buffer rescaluje na~potřebné rozlišení a~aplikuje. Celý tento systém se~spoléhá na~zhlazovací metodu Temporal Anti-Aliasing, která~akumuluje výsledky předchozích snímků a~interpoluje~je do~aktuálního. Tak~potom v~klidných scénach šum je~zdanlivě dobře potlačen i~když~ne~kompletně. Ale~v~dynamických scénach neboli rychlejším pohybu kamery, TAA vytváří ghosting efekt nejen na~hranach objektů ale~i~osvetlení s~odrazy, který~často hráčům je~nepřijemný.
+Nevýhodu, kterou ale~již~autoři UE neprezentují, není jen výrazně větší zátěž na~hardware, ale~i~šum vyrenderovaného osvětlení a~odrazů. Lumen totíž v~reálném čase generuje buffer s~odrazy a~osvětlením ve~velice malém rozlišení a~navíc vynechává náhodně zhruba polovinu pixelů. Potom se~výsledný buffer rescaluje na~potřebné rozlišení a~aplikuje. Celý tento systém se~spoléhá na~zhlazovací metodu Temporal Anti-Aliasing, která~akumuluje výsledky předchozích snímků a~interpoluje~je do~aktuálního. Tak~potom v~klidných scénach šum je~zdanlivě dobře potlačen i~když~ne~kompletně. Ale~v~dynamických scénach neboli rychlejším pohybu kamery, TAA vytváří ghosting efekt nejen na~hranach objektů ale~i~osvetlení s~odrazy, který~často hráčům je~nepřijemný.
 
 \subsection*{- 3D}
 Podporován je import 3D modelů z~různých formátů. Navíc k~tomu UE poskytuje dostatečné množství optimalizačních technik jako~např.:
@@ -175,7 +175,7 @@ Pro práci se~zvuky máme taktéž bohaté možností. Důležité je předem na
 \subsection{Hudba}
 Během existence Unreal Engine 4 neexistoval téměř žádný oficiální nástroj pro~dynamickou ani~statickou kompozici hudebních linek. Proto~vzníkl jednočlenný tým, který~daný nástroj programoval a~dokonce byl dostupný v~alfa verzi ke~stažení. S~příchodem Unreal Engine 5 práce na~nástroji byla pozastavena a~tedy žádný oficiální nástroj stále neexistuje a~není v~plánu.
 \newpage
-Hlavní problém s~hudbou je~synchronizace linek. Hudba je~dost náchylná na~jakékoliv zpoždění neboli desynchronizaci linek, protože i~milisekunda rozdílu může přeměnit nádherně zkomponovanou hudbu v~neposlouchatelnou kaši. Proto~jednoduché přehrání linky v~potřebný okamžik nefunguje. Buď~se~zvukový data načtou pomalu nebo herní tik provede spuštění opožděně, protože~je závislý na~renderovácí frekvenci snímků viz.~\Cref{fig:musicLinking} na další straně.
+Hlavní problém s~hudbou je~synchronizace linek. Hudba je~dost náchylná na~jakékoliv zpoždění neboli desynchronizaci linek, protože i~milisekunda rozdílu může přeměnit nádherně zkomponovanou hudbu v~neposlouchatelnou kaši. Proto~jednoduché přehrání linky v~potřebný okamžik nefunguje. Buď~se~zvukový data načtou pomalu nebo herní tik provede spuštění opožděně, protože~je závislý na~renderovácí frekvenci snímků (viz~\Cref{fig:musicLinking}).
 \begin{figure}
 \centering
 \includegraphics[width=.6\linewidth]{img/musicLinking.pdf}
@@ -226,6 +226,7 @@ Proto zásadní chybou je~použití LLM k~úplné tvorbě nového obsahu. A~spr
 
 \paragraph{Halucinace} Další významnou slabinou LLM jsou halucinace. Jedná~se o~situace, kdy~model generuje nesprávné, zavádějící nebo~zcela smyšlené informace. V~kontextu počítačových her tak~může docházet například k~halucinacím při~generování herních dialogů, příběhu nebo~vizuálních prvků, kde~model vymýšlí neexistující herní mechaniky, postavy či~události, které~nepatří do~hry. Kořen tohoto problému je~stejný jak~v~udržení kontextu, kde~navíc se~to~prohlubuje slabým natrenováním modelu.
 
+\newpage
 Řešení halucinací nejsou dokonalá, ale~mohou výrazně zlepšit stav problémů. K~dispozici je~větší množství metod a~některé dokonce proprietární. V~teorii se~ale~většinou jedná o~metody:
 \begin{itemize}
 \item retrieval-augmented generation (RAG), která~kombinuje model s~databází obsahující ověřené informace,

ch2.tex

@@ -60,7 +60,7 @@ Navrhl jsem komplexní systém pro~správu každého interakčního objektu a~ko
 
 \paragraph{AInteractableActivator} Aktivátory jsou~komponenty s~určitými mechanismy detekce objektů. Instance hráče automaticky vytváří pro~sebe jednu podinstanci každého aktivátoru registrovaného v~enginu. Libovolný objekt může rovněž obsahovat libovolný aktivator. Práce obsahuje klasický způsob detekce objektů pomoci ray~tracingu a~následného dereferencování objektu v~případě nárazu paprsku.
 
-Navíc je~k~dispozici detekce objektů v~zorném poli hráče. Ta~funguje na~zpomaleném snímání určité stencil vrstvy\footnote{Stencil Buffer sousedí s~Z-Bufferem a~má~pouze jeden osmi~bitový celočíselný kanál. Slouží především jako~pomocník při~tvorbě specifických renderovacích technik a~efektů. Nejběžnější použití je~renderování obrysů objektů, označení objektů pro~následné zpracování v~nějaké render pipeline a~tvorba portálů.} s~vynecháním většiny render pipeline a~v~malém rozlišení. Zachycený snímek obsahuje pouze hráčem viditelné interakční objekty v~podobě masky. Následně je~maska v~grafickém vlákně zpracovaná pomocí algoritmu vyhledávání komponent z~počítačového vidění, kterou~poskytuje knihovna OpenCV. Nakonec do~středu nalezených komponent se~promítne paprsek a~zachytí objekty (viz~\Cref{fig:InteractableScreenCapture}).
+Navíc je~k~dispozici detekce objektů v~zorném poli hráče. Ta~funguje na~zpomaleném snímání určité stencil vrstvy\footnote{Stencil Buffer sousedí s~Z-Bufferem a~má~pouze jeden osmi~bitový celočíselný kanál. Slouží především jako~pomocník při~tvorbě specifických renderovacích technik a~efektů. Nejběžnější použití je~renderování obrysů objektů, označení objektů pro~následné zpracování v~nějaké render pipeline a~tvorba portálů.} s~vynecháním většiny render pipeline a~v~malém rozlišení. Zachycený snímek obsahuje pouze hráčem viditelné interakční objekty v~podobě masky. Následně je~maska v~grafickém vlákně zpracovaná pomocí algoritmu vyhledávání komponent z~počítačového vidění, kterou~poskytuje knihovna OpenCV. Nakonec do~středu nalezených komponent se~promítne paprsek a~zachytí objekty (viz~\Cref{fig:InteractableScreenCapture} na další stránce).
 
 \newpage
 Původně bylo předpokládáno využití HLSL compute shaderu\footnote{High-Level Shader Language je~proprietární shader jazyk používaný v~DirectX.} pro~vyhledání komponent v~textuře, ale~z~časových důvodů jsem nedodělal přenos dat mezi CPU a~GPU, jelikož dohledat dokumentaci o~použití shaderu je~poměrně náročné. Proto~aktuální vyhledávání komponent je~spouštěno na~procesoru a~v~renderovacím vlákně na~moderních zařízeních trvá pět až~deset milisekund. V~praxi se~tento problém často řeší náhodným promítáním velkého množství paprsků nebo~velkého hitboxu napodobujícího tvar pohledového jehlanu kamery. Tato řešení jsou sice~rychlá na~implementaci, avšak~při~větších vzdálenostech vykazují výrazné snížení přesností a~větší spotřebu výpočetních prostředků. Navíc zahrnují časté počítání nárazů na~velké množství objektů, čímž~výkonnostně nejsou o~nic~lepší metody implementované v~této práci.
@@ -152,7 +152,7 @@ Návrh architektury generování obsahu pro tento projekt je~založený na~použ
 Jelikož je plánované generování herních assetů bez~řízení a~úpravy člověkem, bude~zapotřebí navrhnout automatické kontrolní mechanismy. Nejdůležitější pro~nás není~kvalita výstupů modelů, ale~především technická koherence a~funkčnost takových výstupů, které~nám zaručí bezpečný běh programu a~umožní objektu plnit účel v~herním světě.
 
 \newpage
-Navrhovaný je nasazování kompletních instancí řetězců modelů na~soukromých serverech, které~v~různých intervalech nezávisle produkují nové assety. Po~generování budou hotové soubory přemístěny na~veřejné úložiště, odkud~hra ihned~po~spuštění stáhne několik~``náhodných'' assetů (přesnou definici výběru obsahuje \cref{par:contentSharing}).
+Navrhovaný je nasazování kompletních instancí řetězců modelů na~soukromých serverech, které~v~různých intervalech nezávisle produkují nové assety. Po~generování budou hotové soubory přemístěny na~veřejné úložiště, odkud~hra ihned~po~spuštění stáhne několik~``náhodných'' assetů (přesnou definici výběru obsahuje \Cref{par:contentSharing}).
 
 \paragraph{Fine-tuning} Většina potřebných druhů modelů je~k~dispozici v~podobě open-source a~tedy můžeme je dotrénovat na~vlastních datech. Pro~nás bude zásadní tvorba generativního modelu, který~bude~schopen pracovat s~kódem v~Unreal Engine. Je~to~potřeba pro~programování assetu, nebo~aspoň~jeho~umístění ve~světě hry. Nejjednodušší a~zároveň efektivní cesta je~založená na~fine-tuningu resp.~dotrénování modelu, který~se~již~využívá pro~programování.
 
@@ -176,7 +176,7 @@ Příklad tvorby interakčního objektu:
 \subsection{Poskytování obsahu}
 \paragraph{Nasazování generátoru} Nezávislé řetězce modelů zjednodušují řízení sítě workerů. Pomocí Docker kontejneru\footnote{Docker je~software umožňující lokální virtualizaci prostředí nazývané kontejnery. Kontejnery jsou~předvytvořené samostatné prostředí s~potřebnými nástroji.} nebo~nasazovacího skriptu by~se~snadno vytvořil další worker (naše~generující jednotka), který~může ihned~začít s~generováním. Vygenerovaný obsah je~poté přemístěn na~veřejné úložiště, tedy~worker nepotřebuje nijak~velké vlastní úložiště. Protože~workery nemusí~odpovídat na~požadavky uživatele v~reálném čase a~plánovaná doba jedné hry je~15-30~minut, generátory nemusí~být~rychlé a~tedy~ani~náročné na~výpočetní prostředky. Nezáleží~nám ani~na~dlouhodobé životnosti workerů, jelikož~modely se~často sekvenčně přepínají (běží vždy pouze jeden model najednou). Takový~přístup přináší flexibilitu v~řízení prostředků a~umožňuje ukládat mezistavy generátorů. Dokonce nepotřebujeme nijak~velkou propustnost sítě, protože~jednoduché assety nemohou přesahovat velikost jednotek megabajtů a~jistě~máme větší časové intervaly mezi~vznikem souborů.
 
-\paragraph{Stahování obsahu}\label{par:contentSharing} Při sdílení obsahu je zapotřebí přemýšlet o zabezpečení tak, aby především nedošlo k poškození majetku hráče a následně i našeho majetku. V takovém procesu útočník může napadnout všechny tři části procesu, tedy:
+\paragraph{Stahování obsahu}\label{par:contentSharing} Při~sdílení obsahu je zapotřebí přemýšlet o~zabezpečení~tak, aby~především nedošlo k~poškození majetku hráče a~následně i~našeho majetku. V~takovém procesu útočník může napadnout všechny tři části procesu, tedy:
 \begin{itemize}
 \item naše zařízení, které odesílá nějaká data,
 \item data na cestě k příjemci,

ch3.tex

@@ -14,7 +14,7 @@ Minimální hardwarové požadavky (nejnižší otestované pro~FullHD min.~60FP
 Součástí přilohy je hra (Builds/Lost\_Edge). Před~spuštěním hry (soubor Builds/Lost\_Edge/Lost\_Edge.exe) je doporučeno spustit instalaci knihoven potřebných k~fungování hry tvořené v~Unreal~Engine~5 (soubor Builds/Lost\_Edge/Redist/UEPrereqSetup\_x64.exe). Při~instalaci knihoven je potřeba mít připojení k~internetu.
 
 \section{Menu a nastavení hry}
-Po spuštění programu se~uživateli otevře testovací úroveň. Pro~otevření/zavření menu je potřeba stisknout klávesu \emph{Escape}. V~menu pomocí levého tlačítka myši lze program vypnout, nebo~nastavit parametry zobrazení aplikace (rozlišení, omezení snímků, zobrazení FPS, zhlazovací metoda), hlasitost audia nebo~citlivost pohybu herní kamery.
+Po spuštění programu se~uživateli otevře testovací úroveň. Pro~otevření/zavření menu je potřeba stisknout klávesu Escape. V~menu pomocí levého tlačítka myši lze program vypnout, nebo~nastavit parametry zobrazení aplikace (rozlišení, omezení snímků, zobrazení FPS, zhlazovací metoda), hlasitost audia nebo~citlivost pohybu herní kamery.
 
 \newpage
 \section{Ovládání, zahájení a průběh hry}