Простые и не только правила жизни

Author: AsuRaHan

README.md

@@ -36,15 +36,28 @@
 ## Основные функции
 
 - **3D визуализация**: Игра отображается в трехмерном пространстве, где клетки представлены на плоскости.
-- **Интерактивное управление**:
-  - **Навигация камеры**: Используйте клавиши WSAD для перемещения камеры, мышь для вращения (средняя кнопка мыши).
+- **Реализация на GPU**: Для ускорения симуляции используется GPU через OpenGL Compute Shaders.
+- - **Интерактивное управление**:
+  - **Навигация камеры**: Используйте клавиши WSAD для перемещения камеры.
   - **Изменение состояния клеток**: Левая кнопка мыши позволяет переключать состояние клеток (живые/мертвые).
 - **Цветная клеточная сетка**: Клетки могут иметь разные цвета в зависимости от их состояния и типа.
 - **Управление симуляцией**:
   - **Запуск/остановка**: Пробел для управления симуляцией.
   - **Пошаговое выполнение**: Стрелки вправо для перехода к следующему поколению.
 - **Рандомизация сетки**: Клавиша 'R' для случайного заполнения поля.
-
+- **Управление правилами**: Реализована возможность динамически менять правила игры:
+  - **Рождение**: Количество живых соседей, необходимое для рождения новой клетки.
+  - **Выживание**: Минимальное и максимальное количество живых соседей, при котором клетка выживает.
+  - **Перенаселение**: Количество живых соседей, при котором клетка умирает от перенаселения.
+- **Интерфейс пользователя**: Используется ImGui для создания пользовательского интерфейса:
+  - Управление симуляцией (старт, стоп, следующий шаг).
+  - Выбор и размещение паттернов (Glider, Blinker и т.д.).
+  - Настройка правил игры через комбобоксы.
+- **Сетка и визуализация**: 
+  - Возможность переключаться между отображением и скрытием сетки.
+  - Поддержка тороидального мира или ограниченного поля.
+- **Сохранение и загрузка**: Механизмы для сохранения и загрузки состояния игры.
+- **Камера**: Реализована навигация по 3D пространству с возможностью перемещения камеры.
 
 ## Установка
 
@@ -72,13 +85,13 @@ git submodule update --recursive --remote
 ```
 
 4. **Сборка**:
-	- Откройте проект в Visual Studio.
+	- Откройте проект в Visual Studio 2022 или выше.
 	- Настройте для разработки на Windows с поддержкой OpenGL.
 	- Соберите решение.
 
 5. **Сборка через гитхаб**
 	- Внесите изменение в проект, подготовте релиз.
-	- Сделайте гит тег.
+	- Сделайте `git tag`.
 ```bash
 git tag -a v1.0.0 -m "Версия 1.0.0"
 git push origin v1.0.0
@@ -172,7 +185,7 @@ git push origin v1.0.0
 
 ### Будущие улучшения
 
-- [ ] Реализация различных наборов правил для "Жизни".
+- [x] Реализация различных наборов правил для "Жизни".
 - [ ] Управления изменения размера сетки.
 - [x] Оптимизация рендеринга для лучшей производительности на больших сетках или более сложных узорах.
 

game/GPUAutomaton.cpp

@@ -60,7 +60,67 @@ void GPUAutomaton::CreateComputeShader() {
         next[pos.y * gridSize.x + pos.x] = nextState;
     }
 )";
-    shaderManager.loadComputeShader("computeShader", computeShaderSource);
+    const char* computedRulesShaderSource = R"(
+#version 430 core
+
+layout(local_size_x = 1, local_size_y = 1, local_size_z = 1) in;
+
+layout(std430, binding = 0) buffer CurrentCells {
+    int current[];
+};
+
+layout(std430, binding = 1) buffer NextCells {
+    int next[];
+};
+
+uniform ivec2 gridSize;
+uniform bool isToroidal;
+uniform int birth; // Êîëè÷åñòâî ñîñåäåé äëÿ ðîæäåíèÿ
+uniform int survivalMin; // Ìèíèìàëüíîå êîëè÷åñòâî ñîñåäåé äëÿ âûæèâàíèÿ
+uniform int survivalMax; // Ìàêñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî ñîñåäåé äëÿ âûæèâàíèÿ
+uniform int overpopulation; // Êîëè÷åñòâî ñîñåäåé äëÿ ñìåðòè îò ïåðåíàñåëåíèÿ
+
+int countLiveNeighbors(ivec2 pos) {
+    int count = 0;
+    for(int dy = -1; dy <= 1; ++dy) {
+        for(int dx = -1; dx <= 1; ++dx) {
+            if(dx == 0 && dy == 0) continue;
+            ivec2 neighbor = pos + ivec2(dx, dy);
+            if (isToroidal) {
+                neighbor = (neighbor + gridSize) % gridSize;
+            } else {
+                if (neighbor.x < 0 || neighbor.x >= gridSize.x || neighbor.y < 0 || neighbor.y >= gridSize.y) continue;
+            }
+            count += current[neighbor.y * gridSize.x + neighbor.x] > 0 ? 1 : 0;
+        }
+    }
+    return count;
+}
+
+void main() {
+    ivec2 pos = ivec2(gl_GlobalInvocationID.xy);
+    if (pos.x >= gridSize.x || pos.y >= gridSize.y) return;
+
+    int currentState = current[pos.y * gridSize.x + pos.x];
+    int neighbors = countLiveNeighbors(pos);
+    
+    int nextState = 0;
+    if (currentState == 1) { // Æèâàÿ êëåòêà
+        // Âûæèâàíèå: êîë-âî ñîñåäåé îò survivalMin äî survivalMax âêëþ÷èòåëüíî
+        if (neighbors >= survivalMin && neighbors <= survivalMax) {
+            nextState = 1;
+        } else {
+            nextState = 0; // Ñìåðòü îò îäèíî÷åñòâà èëè ïåðåíàñåëåíèÿ
+        }
+    } else { // Ìåðòâàÿ êëåòêà
+        if (neighbors == birth) {
+            nextState = 1; // Ðîæäåíèå
+        }
+    }
+    next[pos.y * gridSize.x + pos.x] = nextState;
+}
+)";
+    shaderManager.loadComputeShader("computeShader", computedRulesShaderSource);
     shaderManager.linkComputeProgram("computeProgram", "computeShader");
     computeProgram = shaderManager.getProgram("computeProgram");
 
@@ -79,6 +139,11 @@ void GPUAutomaton::Update() {
     glUniform2i(glGetUniformLocation(computeProgram, "gridSize"), gridWidth, gridHeight);
     glUniform1i(glGetUniformLocation(computeProgram, "isToroidal"), isToroidal); // Ïåðåäà÷à isToroidal
 
+    glUniform1i(glGetUniformLocation(computeProgram, "birth"), birth);
+    glUniform1i(glGetUniformLocation(computeProgram, "survivalMin"), survivalMin);
+    glUniform1i(glGetUniformLocation(computeProgram, "survivalMax"), survivalMax);
+    glUniform1i(glGetUniformLocation(computeProgram, "overpopulation"), overpopulation);
+
     glBindBufferBase(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 0, cellsBuffer[bufferIndex]);
     glBindBufferBase(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 1, cellsBuffer[(bufferIndex + 1) % 2]);
 

game/GPUAutomaton.h

@@ -18,6 +18,15 @@ class GPUAutomaton {
     void SetGridState(const std::vector<int>& inState);
     void SetToroidal(bool toroidal);
 
+    int birth = 3; // Ïî óìîë÷àíèþ 3 ñîñåäà äëÿ ðîæäåíèÿ
+    int survivalMin = 2; // Ïî óìîë÷àíèþ ìèíèìóì 2 ñîñåäà äëÿ âûæèâàíèÿ
+    int survivalMax = 3; // Ïî óìîë÷àíèþ ìàêñèìóì 3 ñîñåäà äëÿ âûæèâàíèÿ
+    int overpopulation = 4; // Ïî óìîë÷àíèþ 4 èëè áîëüøå äëÿ ñìåðòè îò ïåðåíàñåëåíèÿ
+    void SetBirth(int b) { birth = b; }
+    void SetSurvivalMin(int smin) { survivalMin = smin; }
+    void SetSurvivalMax(int smax) { survivalMax = smax; }
+    void SetOverpopulation(int o) { overpopulation = o; }
+
 private:
     void CreateComputeShader();
     void SetupBuffers();
@@ -26,6 +35,7 @@ class GPUAutomaton {
     GLuint computeProgram;
     GLuint cellsBuffer[2];
     GLint bufferIndex;
+
     int gridWidth, gridHeight;
     bool isToroidal;
 };

game/GameController.h

@@ -135,5 +135,7 @@ class GameController {
     void SetCellInstanceProvider(ICellInstanceProvider* provider) {
         gameOfLife.SetCellProvider(provider); // Ïåðåäàåì ïðîâàéäåðà â GameOfLife
     }
+
+    GPUAutomaton& getGPUAutomaton() { return gameOfLife.getGPUAutomaton(); }
 };
 #endif // GAMECONTROLLER_H_

game/GameOfLife.cpp

@@ -115,21 +115,22 @@ void GameOfLife::nextGenerationGPU() {
             }
             else if (currentState) {
                 // Åñëè êëåòêà óìèðàåò, äåëàåì å¸ òåìíî-ñåðîãî öâåòà
-                cell.setColor(Vector3d(0.33f, 0.33f, 0.33f));
-            }
-            else {
-                Vector3d oldColor = cell.getColor();
-                float rc = oldColor.X();
-                float gc = oldColor.Y();
-                float bc = oldColor.Z();
-                rc -= 0.01f;
-                gc -= 0.01f;
-                bc -= 0.01f;
-                if (rc < 0) rc = 0.0f;
-                if (gc < 0) gc = 0.0f;
-                if (bc < 0) bc = 0.0f;
-                cell.setColor(Vector3d(rc, bc, gc));
+                //cell.setColor(Vector3d(0.3f, 0.3f, 0.3f));
+                cell.setColor(Vector3d(0.05f, 0.05f, 0.06f));
             }
+            //else {
+            //    Vector3d oldColor = cell.getColor();
+            //    float rc = oldColor.X();
+            //    float gc = oldColor.Y();
+            //    float bc = oldColor.Z();
+            //    rc -= 0.01f;
+            //    gc -= 0.01f;
+            //    bc -= 0.01f;
+            //    if (rc < 0) rc = 0.0f;
+            //    if (gc < 0) gc = 0.0f;
+            //    if (bc < 0) bc = 0.0f;
+            //    cell.setColor(Vector3d(rc, bc, gc));
+            //}
 
             SetCellColor(x, y, cell.getColor());
 

game/GameOfLife.h

@@ -23,6 +23,8 @@ class GameOfLife {
     void SetCellProvider(const ICellInstanceProvider* provider);
 
     void SetCellColor(int x, int y, const Vector3d& color);
+
+    GPUAutomaton& getGPUAutomaton() { return gpuAutomaton; }
 private:
     Grid& grid;
     Grid nextGrid; // Äîáàâëÿåì nextGrid äëÿ äâîéíîãî áóôåðà

rendering/UIController.cpp

@@ -2,6 +2,7 @@
 
 UIController::UIController(GameController* gc) : gameController(gc), showExitDialog(false) {
     aboutText = LoadTextFromResource(GetModuleHandle(NULL), IDR_ABOUT_TEXT);
+    gpuAutomaton = &gc->getGPUAutomaton();
 }
 
 void UIController::InitializeUI() {
@@ -36,8 +37,19 @@ void UIController::DrawUI() {
     ImGui::NewFrame();
     //DrawMenuBar();
     // ------------------------------------ главное меню игры --------------------------------
+    bool windowWasHovered = false;
+    ImGui::SetNextWindowSize(ImVec2(0.0f, 650.0f), ImGuiCond_Always);
     ImGui::Begin("Управление игрой", NULL, ImGuiWindowFlags_NoMove | ImGuiWindowFlags_NoResize | ImGuiWindowFlags_NoCollapse | ImGuiWindowFlags_NoTitleBar);
-    ImGui::SetWindowPos(ImVec2(6, 6), ImGuiCond_Once);
+    // Проверяем, был ли окно под курсором мыши в прошлый раз
+    if (ImGui::IsWindowHovered(ImGuiHoveredFlags_ChildWindows | ImGuiHoveredFlags_RootWindow)) {
+        windowWasHovered = true;
+    }
+    else if (windowWasHovered) {
+        // Если мышь только что покинула область окна, снимаем фокус
+        ImGui::SetWindowFocus(NULL); // NULL означает дефокусировку всех окон
+        windowWasHovered = false;
+    }
+    ImGui::SetWindowPos(ImVec2(2, 2), ImGuiCond_Once);
 
     // Находим максимальную ширину текста всех кнопок
     ImVec2 maxSize(0, 0);
@@ -110,6 +122,42 @@ void UIController::DrawUI() {
         }
     }
     ImGui::Separator();
+    // В UI
+    if (gpuAutomaton) {
+        ImGui::Text("Правила игры:");
+        ImGui::Separator();
+        ImGui::Text("Рождение");
+        {
+            static const char* birthOptions[] = { "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8" };
+            ImGui::Combo("##birth", &gpuAutomaton->birth, birthOptions, IM_ARRAYSIZE(birthOptions));
+        }
+        ImGui::Separator();
+        ImGui::Text("Выживание (мин)");
+        {
+            static const char* survivalMinOptions[] = { "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8" };
+            ImGui::Combo("##survivalMin", &gpuAutomaton->survivalMin, survivalMinOptions, IM_ARRAYSIZE(survivalMinOptions));
+        }
+        ImGui::Separator();
+        ImGui::Text("Выживание (макс)");
+        {
+            static const char* survivalMaxOptions[] = { "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8" };
+            ImGui::Combo("##survivalMax", &gpuAutomaton->survivalMax, survivalMaxOptions, IM_ARRAYSIZE(survivalMaxOptions));
+        }
+        ImGui::Separator();
+        ImGui::Text("Перенаселение");
+        {
+            static int selectedOverPopulation = 3;
+            static const char* overpopulationOptions[] = { "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8" };
+            if (ImGui::Combo( "##overpopulation", &selectedOverPopulation, overpopulationOptions, IM_ARRAYSIZE(overpopulationOptions)) ) {
+                gpuAutomaton->overpopulation = selectedOverPopulation + 1;
+            }
+
+        }
+    }
+    else {
+        ImGui::Text("GPUAutomaton не инициализирован!");
+    }
+    ImGui::Separator();
     static char saveFilename[128] = "state.txt";
     ImGui::Text("Имя файла");
     // Поле ввода с фиксированной шириной

rendering/UIController.h

@@ -14,12 +14,15 @@
 class UIController {
 private:
     GameController* gameController;
+    GPUAutomaton* gpuAutomaton;
 
     bool showExitDialog;
     std::string aboutText;
 
 public:
     UIController(GameController* gc);
+    void SetGPUAutomaton(GPUAutomaton* ga) { gpuAutomaton = ga; } // Äîáàâëÿåì ñåòòåð
+
     void InitializeUI();
     std::string LoadTextFromResource(HINSTANCE hInstance, int resourceId);
     void DrawUI();