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Rendering

Version: 0.2.1 | Status: Entwurf – MS-1-Override verbindlich | Verantwortungsbereich: Lead Graphics Engineer | Sprint: 3

Zweck

Technisches Design der Render-Pipeline von Hashkrieg auf Unity 6000.5.4f1, Revision d550df8bd089, URP (D-060). Das Dokument legt URP-Konfiguration, Draw-Call-Strategie, FoW-Rendering, Minimap, LOD- und Qualitätsstufen fest. API-Skizzen sind Entwürfe; keine Implementierungslogik. Beleuchtung und Post-Processing sind ausgelagert nach ./Lighting.md.

Abhängigkeiten

MS-1-Override (D-056/D-058/D-060/D-061)

MS-1 rendert exakt zwei aktive Spielerfraktionen auf Glutrinne; acht Spieler-Slots bleiben nur reserviert. Das produktive Abnahmeszenario umfasst 100 Einheiten. 500 Renderobjekte sind ausschließlich der synthetische V2-Lasttest und dürfen Dummy-/Scale-Fixtures sein. Verbindlich ist der FoW-Vertrag aus FogOfWar.md; Wetter, Hazards, Luft, Evolvierte, finale Zerstörungsart und weitere Biome sind Post-MVP.

Grundprinzipien

  1. View ist strikt von der Simulation getrennt (D-033, Regel 2): Das Rendering liest ausschließlich aus einem präsentationsseitigen Snapshot des Sim-States; es mutiert nichts und wird niemals vom Sim-Tick aufgerufen. Render-Code darf Unity-APIs voll nutzen (D-035).
  2. RenderGraph-konform von Tag 1 (D-060-Konsequenz): Alle Custom Passes werden als ScriptableRendererFeature mit RenderGraph-API gebaut; keine CommandBuffer.Blit-Basismuster (Migrationsschuld-Verbot).
  3. Desktop-first, Metal und DX gleichberechtigt: Kein plattformspezifischer Code-Pfad ohne dokumentierten Grund; alle Texturen/Passes auf R8/RG8/RGBA32 und Standard-URP-Features beschränkt, wo möglich (Metal-Risiko laut FoW-Research niedrig halten).
  4. Datengetrieben: Render-relevante Parameter (Qualitätsstufen, LOD-Distanzen, Team-Farben, FoW-Darstellung) liegen in ScriptableObjects (RenderQualityProfile, TeamColorProfile), nicht in Code-Konstanten.

URP-Setup (Pipeline-Asset-Konfiguration)

Ein zentrales URP Asset Nova-URP-Asset mit drei Qualitäts-Varianten (s. Qualitätsstufen), ein Renderer Nova-Forward-Renderer (Forward, kein Forward+ – Anzahl dynamischer Lichter ist bewusst klein gehalten, siehe Lighting.md).

Einstellung Festlegung Begründung
SRP Batcher an Basis für geringe CPU-Kosten bei vielen Materialvarianten; alle Custom Shader SRP-Batcher-kompatibel (eine UnityPerMaterial-CB-Struktur)
GPU Resident Drawer an, Spike-Pflicht Verspricht Draw-Call-Reduktion ohne manuelles Instancing-Batching; Achtung: primär für statische/instanziierte Renderer ausgelegt – Verhalten mit 500 per GameObject.SetActive/Layer-Swap (FoW-Culling) und Code-Animation bewegten Einheiten ist Pflicht-Validierung am Phase-0-Spike (DecisionLog, Offene Punkte). Fallback: explizites Graphics.RenderMeshInstanced-Batching im eigenen UnitRenderBatcher
STP / Upscaling STP (Spatial-Temporal Post-Upsampling) aktiv ab Stufe Mittel Kostenfreie Schärfe bei reduzierter RenderScale auf schwächeren GPUs; TAA-Alternative im URP-6-Kontext. DLSS/FSR-Plugin erst bei Bedarf ab Beta evaluieren
Dynamic Batching aus wirkungslos bei SRP Batcher + GPU Resident Drawer, erzeugt nur CPU-Kosten
HDR an Voraussetzung für Bloom (Aetherium-Glow, Explosionen, Lighting.md)
MSAA 2× (Stufe Hoch: 4×) RTS-Kamera glättet vor allem Kanten; STP übernimmt Rest
RenderGraph-Compatibility Mode aus erzwingt RenderGraph-konforme Custom Passes von Anfang an (D-060-Konsequenz, keine Migrationsschuld)
Depth/Opaque Texture Depth an, Opaque aus Depth für FoW-Höhenfading und Selektionsringe; Opaque-Textur nicht benötigt (kein Refraktions-/Distortion-Effekt im Scope)
Schatten siehe ./Lighting.md (Schatten-Budget) –

Draw-Call-Strategie für den synthetischen 500-Objekt-Test

Ziel: ≤ 300 Draw Calls im Sicht-Set bei 500 synthetischen Renderobjekten + Basis + Umgebung auf dem Referenz-PC, 60 FPS. Dies ist V2 und keine Produktiv-Content-Anforderung.

  • Einheiten (bewegt): Pro Einheitentyp genau ein Mesh + ein Material (SRP-Batcher-fähig). Team-Farbe, Beschädigungsstufe und Tarnzustand werden über MaterialPropertyBlock-freie, instancing-kompatible Wege gesetzt (per-Instanz über GraphicsBuffer/Custom-Data im Shader oder GPU Resident Drawer Batch-Group). Infanterie mit Skinning bleibt kleinster Typen-Teilmenge (Animations-Strategie: Mecanim nur Infanterie, Research-Vorgabe).
  • Gebäude (statisch): Kombinierte Meshes pro Basis-Cluster – beim Bau-Abschluss wird die unbewegliche Basis-Geometrie (Fundament + Rumpf) in Clustern statisch kombiniert; bewegliche Teile (Türme, Radar-Schüssel, Bau-Kran) bleiben eigene Renderer. Begründung: Gebäude ändern sich selten; Kombinieren senkt Draw Calls drastisch bei großen Basen. Re-Kombinierung ereignisgesteuert (Bau/Zerstörung), nie pro Frame.
  • Vegetation/Dekor: GPU-Instancing über Platzierungs-Daten aus dem Map-Asset; brennbare Vegetation (D-012) bekommt einen Brand-Parameter pro Instanz (s. Overlays).
  • Healthbar-/Selektions-Overlay: ein einziges gebatchtes Mesh (Research-Vorgabe Animation_Audio_UI.md): ein HealthbarOverlayRenderer baut pro Frame (bzw. pro Änderung) ein dynamisches Mesh aus Quads für Lebenspunkte, Selektionsrahmen und Gruppen-Marker, gezeichnet mit einem Draw Call in einem Overlay-Material (Depth-Test gegen Szenen-Depth, kein UI-System involviert). Datenquelle: Sim-Snapshot (HP, Owner, Selektion). Kein Canvas, kein uGUI im World-Space für diesen Zweck.
  • Projektile/Tracer: gepoolte instanziierte Quads/Meshes, ein Material pro Geschoss-Klasse.
namespace Nova.Presentation.Rendering
{
    /// <summary>Baut und zeichnet das gebündelte Over-Unit-Overlay (1 Draw Call).</summary>
    public interface IHealthbarOverlayRenderer
    {
        /// <summary>Daten aus dem letzten Sim-Snapshot; wird vom View-Layer pro Frame aufgerufen.</summary>
        void UpdateInstances(in UnitVisualSpan units, SelectionState selection, TeamColorProfile colors);
    }

    /// <summary>Schreibgeschützte, burst-freundliche Sicht auf die sichtbaren Einheiten eines Frames.</summary>
    public readonly struct UnitVisualSpan { /* NativeArray-Wrapper: Position, HP01, Owner, Flags */ }

    /// <summary>SO: Team-/Fraktionsfarben und Overlay-Formsprache (Stylized Military Sci-Fi).</summary>
    public sealed class TeamColorProfile : ScriptableObject
    {
        public Color[] PlayerColors;      // bis zu 8 Spieler (FoW-Team-Bitmasken, Research FoW)
        public Color AllyHealthbar;
        public Color EnemyHealthbar;
        public float SelectionRingWidth;
    }
}

Fog-of-War-Rendering

Umsetzung exakt nach FoW-Research (Ansatz B) und gamedesign/FogOfWar.md:

  • Datenquelle: Das committed CPU-Sichtgrid aus FogOfWar.md besitzt für Glutrinne exakt 128×128 Zellen bei 1 m und wird mit 5 Hz aktualisiert. Der View-Layer erhält aus dem gefilterten Snapshot je Commit eine Textur-Kopie (RG8: R = sichtbar, G = erforscht); das sind 163.840 Byte/s ohne Protokoll-Overhead. Er liest weder mutable Sim-Strukturen noch den 256²-/5–10-Hz-Vollspielentwurf.
  • Darstellung Hauptkamera: Full Screen Pass Renderer Feature (NovaFogOfWarFeature, RenderGraph-konform), injiziert nach AfterRenderingOpaques/vor Post-Processing. Das FoW-Material sampelt die FoW-Textur in Welt-XZ-Koordinaten (rekonstruiert aus Depth), upsampled bilinear mit optionalem 3×3-Blur und mappt die drei Zustände: unerforscht → schwarz; erforscht → entsättigt/~40 % Helligkeit (gamedesign-Festlegung); sichtbar → unverändert. Übergang per zeitlichem Easing (~0,3 s) im Shader gegen die Vorgänger-Textur (Ping-Pong via RTHandle, persistent über Frames – etablierte URP-Praxis), damit der Sicht-Tick nicht poppt.
  • Einheiten-Culling: Sichtbarkeit einzelner Einheiten kommt nicht aus dem Fullscreen-Pass, sondern aus IsVisible(position, teamMask) (Grid-Lookup im View-Layer); versteckte Einheiten werden per Renderer-Deaktivierung/Layer-Swap ausgeblendet (Gemserk-Muster, Research). Damit korreliert Angriffs-/Auswahl-Logik nie mit der Darstellung – beide lesen dieselbe Grid-Wahrheit.
  • Ghost-Gebäude: Beim Verlust der Sicht auf eine Zelle mit Gebäude wird ein gedämpftes Ghost-Rendering (separater, billiger Shader-Pfad des Gebäude-Materials, ghostTint) aktiviert und beim Wiedersehen aktualisiert/entfernt. Ghosts sind View-only, gespeist aus dem FoW-Snapshot.
  • Radar: Minimap-Pings sind reines UI-Overlay (kein Einfluss auf die Hauptkamera; gamedesign-Festlegung).

Minimap

  • RenderTexture-Ansatz (Research-Vorgabe): Dedizierte orthografische Top-Down-Kamera rendert in eine RenderTexture (Ziel 512×512, Culling auf Minimap-Layer: Terrain-Proxy, Gebäude-Icons, Einheiten-Dots, Aetherium-Felder). Anzeige im HUD über UI-Toolkit-fähige RenderTexture-Einbindung (UI-Research: machbar, Detail-Validierung offen).
  • Die Minimap sampelt dieselbe FoW-Textur wie der Hauptpass (eigenes Minimap-Material, gleiche Daten – kein zweites System): unerforscht = schwarz, erforscht = entsättigt, sichtbar = voll.
  • Update-Strategie: Terrain-/Feld-Layer nur bei Änderung (Aetherium-Ausbreitung, Trümmer) neu rendern; dynamische Dots/Pings pro UI-Tick (10 Hz reichen, Easing im Shader). Spart gegenüber Voll-Render pro Frame deutlich GPU-Zeit.

Zerstörung, Trümmer, Brände, Verseuchung (D-012)

  • Zerstörungs-Sequenz Gebäude: Stufen-Modell statt Physik-Simulation: intakt → beschädigt (Deform-/Schadenstextur-Blend via Shader-Parameter damage01) → Zerstörungs-VFX (gepoolter Partikel-/Mesh-Debris-Burst, nicht persistent) → Trümmer-Decal/Overlay am Boden. Trümmer persistieren als günstige flache Mesh-Variante (oder kombiniert in den Basis-Cluster), weil sie Pathfinding-relevant sind (Dirty-Flagging, D-034) und als Slow-Zone wirken (Biomes.md, Verlassene Stadt).
  • Brände (Vegetation, D-012): Pro Instanz ein Brand-Parameter (burn01) im Vegetations-Instancing-Buffer; Darstellung = gepooltes Partikel-Feuer + Verkohlungs-Blend im Shader. Ausbreitungs-Logik liegt in der Sim; der View liest nur den Zustand. Mond/Mars: keine Brände (D-028) – Parameter dort ungenutzt.
  • Verseuchung/Aetherium-Überernte: Zonen-Overlay als Decal-freier Fullscreen- oder Terrain-Layer, gespeist aus derselben Grid-Infrastruktur wie FoW (zusätzlicher Kanal/eigene kleine Textur aus dem Sim-Grid). Bewusst kein URP-Decal-Projector-Einsatz für globale Zustandsmasken (FoW-Research-Verwerfungsgrund gilt analog).
  • Aetherium-Felder: Kristall-Meshes per Instancing; Wachstum/Überernte-Stufen als Skalierungs-/Emissive-Parameter pro Instanz; Glow-Intensität ist Sache von ./Lighting.md (Emissive + Bloom).

LOD-Strategie

Drei LOD-Stufen (Research-Vorgabe), als Distanz-Schwellen im RenderQualityProfile datengetrieben; die RTS-Standardkamera (D-019) hat nur ~2–3 relevante Zoom-Höhen, daher LOD-Bias aggressiv zugunsten der mittleren Stufe:

Stufe Einheiten Gebäude Vegetation
LOD 0 (Nah/Zoom) volles Mesh, volle Animationsrate volles Mesh, bewegliche Teile aktiv volles Mesh + Wind
LOD 1 (Standard-RTS-Höhe) reduziertes Mesh (~40–60 % Tris), Animationsrate 15–30 Hz volles Mesh, bewegliche Teile reduziert vereinfacht, kein Wind
LOD 2 (Ausgezoomt) Billboard-fähiges Low-Mesh, Animator pausiert/Einzelpose Low-Mesh ausgeblendet/imposter

Unity-LODGroup für statische Objekte; für instanziierte Einheiten LOD-Auswahl im Batcher (Distanzklasse pro Instanz), damit Instancing nicht durch LOD-Wechsel zersplittert.

Qualitätsstufen (Desktop-Profile)

Drei Profile als RenderQualityProfile-SOs, umschaltbar zur Laufzeit; Ziel-Hardware Desktop Win/macOS (D-060):

Stufe RenderScale Schatten LOD-Bias Post Besonderheiten
Niedrig 0,75 + STP reduziert (s. Lighting.md) +1 Stufe Bloom an, Rest aus Minimap 256²
Mittel 1,0 + STP Standard Standard voller Stack –
Hoch 1,0 erweitert −0,5 Stufen voller Stack + 4× MSAA Referenz-Profil für Screenshots

Auto-Detect beim ersten Start (GPU-Tier), manuell übersteuerbar; kein dynamisches Resolution-Scaling im MVP (Komplexität vs. Nutzen).

Art-Direction-Anbindung

  • Stil: Stylized Military Sci-Fi – klare Silhouetten, leicht entsättigte Basis-Paletten pro Biom (../gamedesign/Biomes.md), lesbare Formsprache vor Detailfülle. Shader-Set: URP Lit (Toon-nahe, reduzierte Speculars) + ein projekteigener NovaUnit-Shader (Basis-Farbe, Team-Maske, Damage-Blend, Ghost-Tint, Stealth-Dither).
  • Team-Farben: per Team-Color-Shader – Einheiten-Texturen tragen eine dedizierte Maske (Team-Mask-Channel); der Shader ersetzt maskierte Bereiche durch die PlayerColors aus TeamColorProfile. Fraktions-Identitätsfarben (Allianz/Legion/Evolvierte) bleiben im unmaskierten Bereich erhalten – Spielerfarbe ≠ Fraktionsfarbe, beides gleichzeitig lesbar.
  • Lesbarkeits-Regel (D-019): Kein Effekt darf Einheitensilhouette, Team-Farbe oder HP-Overlay überdecken; VFX-Dichte pro Gefecht gedeckelt (Budget-Angabe folgt mit VFX-Dokument).

Offene Punkte

  • GPU Resident Drawer mit dynamischen Einheiten: Verhalten bei per-Frame-Layer-Swaps (FoW-Culling), Code-animierten Transforms und Skinned Renderern ist unklar – Pflicht-Validierung am Phase-0-Spike (DecisionLog, Offene Punkte). Fallback (eigener UnitRenderBatcher mit RenderMeshInstanced) ist hier vorgedacht, aber nicht entschieden.
  • STP-Qualität auf Metal: STP-Verhalten/Bildqualität auf Apple Silicon vs. Windows-GPU nicht verifiziert; falls Metal-Artefakte: Stufenplan „STP nur Windows" wäre nötig – Status: offen, Phase-0-Spike.
  • Minimap in UI Toolkit: RenderTexture-Einbindung im gepinnten Editor hands-on validieren; uGUI-RawImage als dokumentierter Fallback – Status: offen, kein G0-Blocker.
  • Ghost-Gebäude & kombinierte Meshes: Gebäude-Cluster-Kombinierung vs. pro-Gebäude-Ghost-Zustände können kollidieren (Ghost braucht eigenen Materialzustand innerhalb eines kombinierten Meshs); Auflösung (Sub-Mesh-Split vs. Ghost als separates Overlay-Mesh) – Status: offen, Sprint 7.
  • Trümmer-Persistenz-Menge: Kein Limit für Trümmer-Overlays definiert (Speicher-/Draw-Budget bei langen Matches 35 min); Limit-Politik (Fade-out vs. Cap) ist Design-nahe und hier nicht entschieden – Status: offen, Abstimmung mit Game Design.
  • VFX-Dichte-Budget: Konkrete Partikel-/Overdraw-Budgets für Gefechte fehlen (VFX-Dokument nicht Gegenstand dieses Auftrags) – Status: offen, Input an Sprint-5-Asset-Pipeline.

Nächste Schritte

  1. Phase-0-Spike: GPU Resident Drawer + STP auf Metal/Windows mit 500 Dummy-Einheiten vermessen (Ergebnis → DecisionLog).
  2. Sprint 7: NovaFogOfWarFeature (Full Screen Pass, RenderGraph) + FoW-Textur-Pipeline aus dem Sim-Grid implementieren.
  3. Sprint 7: HealthbarOverlayRenderer + NovaUnit-Shader (Team-Maske, Damage, Ghost) umsetzen.
  4. RenderQualityProfile-SOs anlegen und drei Stufen gegen die Referenzszene profilieren.
  5. Offene Punkte Ghost/Mesh-Kombinierung und Trümmer-Limit mit Game Design bzw. im Sprint-7-Review klären.

Änderungsverlauf

Version Datum Änderung Autor
0.1.0 2026-07-21 Erstfassung Lead Graphics Engineer
0.2.0 2026-07-24 MS-1-Renderumfang, synthetischen V2-Lasttest, verbindlichen FoW-Vertrag und Unity-Pin gemäß D-056/D-058/D-060/D-061 festgelegt Lead Graphics Engineer
0.2.1 2026-07-24 FoW-Upload auf verbindliches 128²-Teamgrid bei exakt 5 Hz korrigiert Lead Graphics Engineer