Космический симулятор SpaceEngine

[SpaceEngineer]

Предлагаю к вниманию программу-симулятор вселенной собственной разработки SpaceEngine.

Официальный сайт и форум
Купить и скачать на Стиме

SpaceEngine представляет собой что-то среднее между планетарием и игрой, ближайший аналог - Celestia. Программа позволяет осуществлять полёты по почти не ограниченной Вселенной с фотореалистичной 3D графикой. Есть как известные объекты (Солнечная Система, каталог звёзд HIPPARCOS, каталог внесолнечных планет, каталоги звёздных скоплений, планетарных туманностей, каталог галактик NGC/IC), так и генерируемые на ходу (процедурные). Т.е. например в нашей галактике вдали от Солнца и во всех других галактиках генерируются звёзды, а у звёзд - планеты. Процедурная генерация означает, что в любой момент можно вернуться к ранее исследованным объектам, и они вновь сгенерируются точно так же. Можно поделиться координатами с другом, и он на своём компьютере увидит точно ту же сцену. Всё основано на астрофизике, всё реалистично - расстояния, размеры, массы, статистика звёзд и галактик, структура планетных систем, условия на поверхности планет и т.д. Поверхность планет представлена 3D рельефом с адаптивной детализацией, текстуры и рельеф также генерируются процедурно, а для планет Солнечной системы - на основе реальных карт, взятыми с сайтов НАСА и USGS. Можно дополнительно скачать 45 гигабайт текстур, чтобы поднять детализацию на самых изученных телах (планеты земной группы и Луна) до 150-300 метров на пиксель.



Основные возможности SpaceEngine на 20.07.2021 (версия 0.990):

• Представлены все основные типы космических объектов: галактики, туманности, звёзды и звёздные скопления, планеты и луны, кометы и астероиды, чёрные дыры, нейтронные звёзды, белые карлики, аккреционные диски и пр.
• Известные объекты представлены каталогами: галактики (NGC/IC), звёзды (HIPPARCOS), звёздные скопления, туманности, планеты (Солнечная Система и экзопланеты, каталог регулярно обновляется).
• В неисследованных областях происходит процедурная генерация объектов: галактики, звёзды, скопления, туманности, планетные системы, текстуры и рельеф на планетах.
• Движения наблюдателя ничем не ограничены. Переход между любыми телами, любыми масштабами происходит непрерывно. Свободный полёт осуществляется как в играх (клавишами WASD). Автоматическая привязка наблюдателя к движущемуся объекту и автоматический выбор оптимальной скорости полёта.
• Удобная навигация: достаточно выбрать объект и нажать 'G', чтобы автоматически перелететь к нему. Выбор объекта возможен многими способами: просто кликом по нему мышкой, поиском в базе данных, поиском по параметрам в заданном радиусе, либо используя масштабируемую карту окрестностей или интерактивный "браузер планетной системы".
• Движения планет по орбитам просчитываются в реальном времени, возможно ускорение, замедление и инверсия течения времени, установка любой произвольной даты в пределах 100 тысяч лет.
• Встроенная энциклопедия с описаниями многих известных объектов и возможностью расширения пользователем. Возможность давать имена и описания для всех объектов, в том числе процедурных. Возможно сохранение понравившихся локаций, есть история полёта (журнал автопилота).
• Встроенные интерактивные уроки, обучающие пользоваться программой. Можно таким же образом реализовать интерактивные туры по Солнечной системе и Галактике.
• Отображение орбит планет, созвездий, векторов скорости и вращения, имён ярких объектов, координатных сеток и пр.
• Фотореалистичная (насколько возможно) графика: объёмные галактики и туманности, рельеф поверхности планет с детализацией вплоть до песчинок, реалистичная модель освещения планетной поверхности и атмосферы, физически-корректное отображение чёрных дыр (стационарный наблюдатель в метрике Шварцшильда, аккреционный диск), камни в кольцах планет.
• Управляемые космические корабли с реалистичной механикой атмосферного, орбитального и межпланетного полёта, физика варп-двигателя Алькубьерре для межзвёздного полёта.
• Поддержка различных 3D режимов и дисплеев, шлемов виртуальной реальности (Oculus Rift, HTC Vive и др.), проекции "рыбий глаз" для планетариев.
• Локализация на 20+ языков с возможностью добавления новых.
• Возможность создания дополнений: каталоги астрономических объектов, модели, текстуры.

Системные требования

Минимальные:
CPU        4 ядра, 2 ГГц
RAM        4 Гб
Video      NVidia или AMD/ATI с 2 Гб памяти

Рекомендуемые:
CPU        6-8 ядер, 3 ГГц
RAM        8-16 Гб
Video      NVidia или AMD/ATI с 6 Гб памяти

Системные требования довольно высокие, потому что используются современные технологии 3D графики. В частности, процедурная генерация текстур для планет осуществляется полностью на видеокарте с использованием специальных шейдеров. Поэтому главное условие работоспособности программы - наличие выделенной "игровой" видеокарты.

Расширяемость

Программа имеет возможность лёгкого добавления новых каталогов, моделей, текстур, или модификации старых без перезаписи файлов. Почти все ресурсы (кроме текстур и некоторых моделей) - человеко-читаемые текстовые файлы (скрипты). Текстуры - в распространённых форматах (jpeg, png, tga, tiff, dds). Модели (.obj) требуются только для кораблей, планеты, астероиды, галактики и туманности создаются на основе текстур и скриптов.

Подробные руководства по моддингу

Видео можно посмотреть на ютубе, огромное количество по запросу Space Engine.

Много скриншотов под спойлером:

(кликните для показа/скрытия)

[SpaceEngineer]

Что касается SE, то почему бы не сделать процедурные звёздные скопления полностью генерируемыми:

То же самое что с туманностями: пока не было времени.

А уж светимость определяться в последнюю очередь через простое суммирование светимостей звёзд, входящих в скопление (если же в скопление будут попадать звёзды поля, то их просто не учитывать - таким образом, генерация скоплений лучше бы происходила как бы "поверх" звёзд поля).

Они так и генерируются.

процедурные должны хотя бы чуть-чуть выделяться на среднем фоне благодаря в среднем большей плотности и содержанию некоторого количества ярких звёзд (звёзд ранней ГП, гигантов или свергигантов, или всё вместе).

Звёзды генерируются исходя из возраста скопления. Чем младше - тем больше голубых звёзд, чем старше - тем больше красных гигантов.

[Dayan]

Звёзды генерируются исходя из возраста скопления. Чем младше - тем больше голубых звёзд, чем старше - тем больше красных гигантов.

Это хорошо.

[Castor Naja Toong]

SpaceEngineer, опять пытался на вашем зарегистрироваться ситуация один в один- невозможно!, ну это так, а вообще касаемо реалистичности и пипелацев как Вы изволите выражаться, это одно, а другое замечание некоторых в духе, а немного-ли хотелок,ну так и сам и ещё кое-кто вроде как не против поучаствовать, а отсюда вопрос какие 3D файлы допустимы, а заодно как продвигается проект с экзобиологией.

                                                                                                                       

[SpaceEngineer]

какие 3D файлы допустимы

Всмысле для импорта моделей кораблей? OBJ: http://spaceengine.org/forum/19-493-1

а заодно как продвигается проект с экзобиологией.

Это диалог Rattus и Вольвокс в теме "Жизнь"? Они сами его начали, я тут не при чём. Я там мало что понимаю, так что подожду когда они придут к какому-то консенсусу.

[Castor Naja Toong]

 Понял значит один из типа mash файлов, кстати Инженер, а почему моделите в Max-e, вроде как инженерное вернее, да кстати есть неплохая подборка свободных "чертежей" космических кораблей, правда только вроде из штатовских фильмов на www.the-blueprints.com/blueprints/]http://www.the-blueprints.com/blueprints, да и сами насовцы в своё время активно на одной армейской сидели.

[SpaceEngineer]

Понял значит один из типа mash файлов, кстати Инженер, а почему моделите в Max-e, вроде как инженерное вернее, да кстати есть неплохая подборка свободных "чертежей" космических кораблей, правда только вроде из штатовских фильмов на www.the-blueprints.com/blueprints/]http://www.the-blueprints.com/blueprints, да и сами насовцы в своё время активно на одной армейской сидели.

Я ничего не моделю, корабли делают волонтёры. OBJ - универсальный формат, его поддерживает почти любой 3D редактор, не только 3ds max.

[Castor Naja Toong]

 Вас понял, но по ссылке надеюсь посмотрели?. да и кстати как насчёт возможно подписки на ваш форум. В качестве шутки, так кое-что в гимп-е
                                                                                                                С Уважением

[Dayan]

После установки нового патча Space Engine при приближении камеры к карликовым галактикам программа почему-то начинает грузиться, а затем она зависает, возникает ошибка и она просто закрывается. Ни к одной такой галактике нельзя подлететь. По-моему, раньше такого не было.
Ещё - что не сделано с предыдущих посылов. К сожалению, до сих пор программа практически не генерирует прохладные и комфортные терры с плотными атмосферами (>1 атм). Зато по по-прежнему благополучно генерирует терры с температурами 50-100^oC и выше, да ещё с атмосферами чаще около 0.1 атм. Создаётся впечатление, что стоит какой-то искусственный фильтр, результатом которого является совершенно нереалистичная картина. Что и где нужно исправить в программном коде? Я понимаю, что в SE нет термодинамических моделей для условий существования жидкой воды, но можно хотя бы более адекватные искусственные ограничения наложить? Например, терра перестаёт быть террой при температурах выше 50^oC, давлениях ниже 0.1 атм (это просто пример пары условий, можно продумать более реалистично!).
Также по-прежнему тени планет неадекватны освещению. Альбедо безатмосферных тел до сих пор эти 0.2 или 0.3. По-прежнему нет звёзд-субкарилков и субгигантов (составляющих, между прочим, более 10% реального звёздного населения). До сих пор почти нет систем с планетами на высокоэллиптических и наклонных друг к другу орбитах.
Некоторые звёздные скопления и туманности при удалении превращаются в светящуюся звёздочку, а другие - нет, они просто исчезают (причём, не слишком далеко). Распределение светящихся туманностей в Галактике выглядит очень искусственно (как надкусанный бублик) - в некотором радиусе (сверху заметен этот круг при увеличении предела на видимость) вокруг Солнечной системы их очень мало (те что есть - реальные, гигантского размера), а дальше идёт резкое возрастание мелких туманностей, концентрирующихся в кольцо вокруг центра Галактики, чрезмерно равномерно.

[jet]

Возможно ли задействовать фильтры по объектам или свойствам, например, что бы отображались одни НЗ, или спектральный класс, по углам  осей вращения? Если нет, то интересуют возможные альтернативы.
Из игровых моментов. Интересно было бы "увидеть" эффекты линзирования на крупных объектах, джеты, радио-инфракрасный спектр, рентгеновские и др возможные фильтры, обозначенные какими нибудь видимыми цветами, релятивистские эффекты, грав.красного смещения и т.д.

[SpaceEngineer]

После установки нового патча Space Engine при приближении камеры к карликовым галактикам программа почему-то начинает грузиться, а затем она зависает, возникает ошибка и она просто закрывается. Ни к одной такой галактике нельзя подлететь. По-моему, раньше такого не было.

Странно, я вроде карликовые как раз и исправил, надо будет проверить.

Ещё - что не сделано с предыдущих посылов.

Астрофизикой я в этом патче не занимался, больше самим движком и кораблями.

Также по-прежнему тени планет неадекватны освещению.

В каком смысле неадекватны?

Распределение светящихся туманностей в Галактике выглядит очень искусственно (как надкусанный бублик) - в некотором радиусе (сверху заметен этот круг при увеличении предела на видимость) вокруг Солнечной системы их очень мало (те что есть - реальные, гигантского размера), а дальше идёт резкое возрастание мелких туманностей, концентрирующихся в кольцо вокруг центра Галактики, чрезмерно равномерно.

Так только в Млечном Пути. Дело в том, что в плотность процедурных звёзд, скоплений и туманностей вносится поправка, подавляющая их генерацию вблизи Солнца (во видимой с Солнца звёздной величие). Иначе они испортят реальные фигуры созвездий. В результе получается такой "бублик". Процедурных туманностей - миллионы, тогда как реальных и пара тысяч не наберётся, поэтому получается такой провал.

Возможно ли задействовать фильтры по объектам или свойствам, например, что бы отображались одни НЗ, или спектральный класс, по углам  осей вращения?

НЗ можно выделить, просто отсортировав таблицу по колонке "класс". Правда так можно найти тольок НЗ, являющиеся главным компонентом в системе. Больше фильтров добавить можно, но это перегрузит интерфейс. Лучше тогда сделать такой интерфейс, где можно набрать запрос в виде строки кода, как при обращении к базе данных.

Из игровых моментов. Интересно было бы "увидеть" эффекты линзирования на крупных объектах, джеты, радио-инфракрасный спектр, рентгеновские и др возможные фильтры, обозначенные какими нибудь видимыми цветами, релятивистские эффекты, грав.красного смещения и т.д.

Когда-нибудь всё будет

[Dayan]

Ещё - что не сделано с предыдущих посылов.

Астрофизикой я в этом патче не занимался, больше самим движком и кораблями.

Может быть больше сделать упор на астрофизику? Ведь SE - это же 3D-планетарий, отражающий реальность, а не игра с корабликами? Все эти фантастические модели тоже нужны, но это же не главное в Мире SE? По-моему, игру Вы делаете даже отдельно? Может на основе SE-планетария, но это другое.

Также по-прежнему тени планет неадекватны освещению.

В каком смысле неадекватны?

То, о чём мы говорили с Вами раньше - на безатмосферных телах кратеры и горы освещены там, где "солнце" уже далеко под горизонтом. Вблизи границы дня и ночи горы не отбрасывают тени правильной формы и длины на окружающий ландшафт.
Когда смотришь на планеты ровно со стороны терминатора, то освещённая сторона занимает сильно больше половины полной площади планеты (скриншот во вложении).
Прошло уже больше года с того момента, как мы заговорили с Вами про "Shadow maps", вроде.

Кстати, раз уж на скриншоте планета класса "селена", то такие планеты выглядят очень однообразно, и было бы неплохо их сделать более индивидуальными: добавить трещины, каньоны (ущелья), уступы, гладкие "моря" (с варьирующимся альбедо) с широким диапазоном размеров, глубины, и разной степенью плотности на разных телах; размеры кратеров на больших селенах SE чем-то ограничены - там просто нет очень гигантских кратеров, хотя тоже было бы неплохо. Про детали поверхности мы тоже с Вами говорили.

Так только в Млечном Пути. Дело в том, что в плотность процедурных звёзд, скоплений и туманностей вносится поправка, подавляющая их генерацию вблизи Солнца (во видимой с Солнца звёздной величие). Иначе они испортят реальные фигуры созвездий. В результе получается такой "бублик". Процедурных туманностей - миллионы, тогда как реальных и пара тысяч не наберётся, поэтому получается такой провал.

Я знаю про должный вид с Солнечной системы. Зато в других частях Галактики вид далёкий от реальности получается: я говорю не о том, что мы не знаем, какой там вид и о неоткрытых туманностях (или открытых туманностях с большими погрешностями расстояний до них), а всё же о другом.

[SpaceEngineer]

Может быть больше сделать упор на астрофизику? Ведь SE - это же 3D-планетарий, отражающий реальность, а не игра с корабликами? Все эти фантастические модели тоже нужны, но это же не главное в Мире SE? По-моему, игру Вы делаете даже отдельно? Может на основе SE-планетария, но это другое.

Приоритеты расставлять - дело не приятное Я стараюсь развивать все аспекты параллельно. Я больше года не занимался кораблями, вот пришло время немного из "поделать".

То, о чём мы говорили с Вами раньше - на безатмосферных телах кратеры и горы освещены там, где "солнце" уже далеко под горизонтом. Вблизи границы дня и ночи горы не отбрасывают тени правильной формы и длины на окружающий ландшафт.

Ну понятно, тени нужны, вот к следующей мажорной версии, вероятно, они появятся.

[Dayan]

Приоритеты расставлять - дело не приятное Я стараюсь развивать все аспекты параллельно. Я больше года не занимался кораблями, вот пришло время немного из "поделать".

Ну понятно, тени нужны, вот к следующей мажорной версии, вероятно, они появятся.

А про терры и их нормальные атмосферы Вы так не ответили.

[SpaceEngineer]

Это тоже относится к астрофизике, которую я не трогал в этом патче.

[Dayan]

Это тоже относится к астрофизике, которую я не трогал в этом патче.

Как будто я этого не знаю (между прочим, я тоже астрофизик по образованию, если что!). Вы не сказали про то, будет ли это как-то исправлено в ближайших патчах! Или же Вы не видите проблему?

Кстати, я нашёл ещё одну ошибку (или не ошибку, не знаю, какой-то недочёт). Когда камера приближается или удаляется от звезды, на некотором расстоянии (для звёзд класса K и G что-то в районе 0.1-1 светового года), в каком-то интервале, звезда тусклеет или совсем исчезает. Видимо, нет какой-то "сшивки" между режимами отображения звезды на близком и на дальних расстояниях.

[SpaceEngineer]

Как будто я этого не знаю (между прочим, я тоже астрофизик по образованию, если что!). Вы не сказали про то, будет ли это как-то исправлено в ближайших патчах! Или же Вы не видите проблему?

И не скажу - я не ставлю конкретных планов. Когда-то будет исправлено, конечно.

Кстати, я нашёл ещё одну ошибку (или не ошибку, не знаю, какой-то недочёт). Когда камера приближается или удаляется от звезды, на некотором расстоянии (для звёзд класса K и G что-то в районе 0.1-1 светового года), в каком-то интервале, звезда тусклеет или совсем исчезает. Видимо, нет какой-то "сшивки" между режимами отображения звезды на близком и на дальних расстояниях.

Да, там есть переход между отображением издалека (только спрайт звезды) и вблизи (вся планетная система). Сшивка имеет небольшой разрыв во времени, т.к. сканироваине пространства на наличие близких звёзд происходит не каждый кадр.

[Dayan]

И не скажу - я не ставлю конкретных планов. Когда-то будет исправлено, конечно.

Ну да, уже понятно, что корабли в приоритете.

Да, там есть переход между отображением издалека (только спрайт звезды) и вблизи (вся планетная система). Сшивка имеет небольшой разрыв во времени, т.к. сканироваине пространства на наличие близких звёзд происходит не каждый кадр.

Там не во времени разрыв блеска, а в пространстве - как я уже сказал, для G-звёзд это примерно от 0.1 до 1 светового года. Это очень широкий зазор.

[SpaceEngineer]

Там не во времени разрыв блеска, а в пространстве - как я уже сказал, для G-звёзд это примерно от 0.1 до 1 светового года. Это очень широкий зазор.

Да, точно, есть такой баг, исправил. Он же - причина обрезания орбит в протяженных системах, таких как система сверхмассивной черной дыры.

[Dayan]

Владимир, а в SE есть возможность как-нибудь сделать кольца планет объёмными? Что-то вроде частиц "спрея" или тумана, расположенных внутри объёмных колец разной ширины, которые во множестве и образуют систему колец. На них конечно же нельзя будет сесть или сильно приблизить камеру к ним, но это было бы лучше, чем то, что сейчас - просто бесконечно тонкая плоскость. SE же как-то генерирует пыль в плоскости спиральных галактик, может что-нибудь аналогичное.
При этом, толщину колец разных планет сделать варьирующейся (например, в пределах 1-10 км).

Есть ещё идеи по поводу колец - предлагаю в очень редких случаях сделать кольца, разные части которых которых не лежат в одной плоскости: например, внутренние кольца располагаются в плоскости экватора планеты, а внешние (конечно, не пересекающиеся друг с другом) - под небольшим углом к первым. Как знать, может среди экзопланет такой вариант существует: например, какие-то кольца являются остатками первичного протоспутникового диска, а другие образовались в результате столкновения спутников, обломки которых вращаются в немного другой плоскости.
Кстати, по поводу колец и регулярных крупных спутников - можно ли их плоскости в некоторых случаях сделать более наклонными друг к другу? Вид со спутников окажется интереснее при более раскрытых кольцах, нежели вид всегда только тонкой "иглы".

Другое. На наклоны плоскостей колец и орбит спутников по отношению к плоскости орбиты родительских планет лучше бы наложить ограничения из-за эффекта Козаи: спутники на сильно наклонных орбитах не будут стабильными, особенно вблизи от звезды (при наклонах выше 39.2^o эксцентриситет и наклон орбиты спутника начнут изменяться, дестабилизируя систему - в итоге спутник может либо столкнуться с другим спутником, либо упадёт на планету, или перейдёт на независимую от планеты солнечную орбиту).

[SpaceEngineer]

Владимир, а в SE есть возможность как-нибудь сделать кольца планет объёмными? Что-то вроде частиц "спрея" или тумана, расположенных внутри объёмных колец разной ширины, которые во множестве и образуют систему колец. На них конечно же нельзя будет сесть или сильно приблизить камеру к ним, но это было бы лучше, чем то, что сейчас - просто бесконечно тонкая плоскость. SE же как-то генерирует пыль в плоскости спиральных галактик, может что-нибудь аналогичное.
При этом, толщину колец разных планет сделать варьирующейся (например, в пределах 1-10 км).

Нет, с объёмными кольцами много сложностей. Пока что только так.

Есть ещё идеи по поводу колец - предлагаю в очень редких случаях сделать кольца, разные части которых которых не лежат в одной плоскости: например, внутренние кольца располагаются в плоскости экватора планеты, а внешние (конечно, не пересекающиеся друг с другом) - под небольшим углом к первым. Как знать, может среди экзопланет такой вариант существует: например, какие-то кольца являются остатками первичного протоспутникового диска, а другие образовались в результате столкновения спутников, обломки которых вращаются в немного другой плоскости.

А будут ли такие кольца стабильными? Столкновения с частицами соседних "нормальных" колец, влияние сплюснутости планеты. Сплюснутость планеты приведет к прецессии орбит отдельных частиц, причём разной для разных больших полуосей. В итоге кольцо превратится в тор, где будут часты взаимные столкновения частиц, и такое кольцо быстро рассеется.

Кстати, по поводу колец и регулярных крупных спутников - можно ли их плоскости в некоторых случаях сделать более наклонными друг к другу? Вид со спутников окажется интереснее при более раскрытых кольцах, нежели вид всегда только тонкой "иглы".

Тогда кольцо станет нестабильным. В Солнечной системе такого не наблюдается, наклонения спутников лежат в пределах нескольких градусов.

Другое. На наклоны плоскостей колец и орбит спутников по отношению к плоскости орбиты родительских планет лучше бы наложить ограничения из-за эффекта Козаи: спутники на сильно наклонных орбитах не будут стабильными, особенно вблизи от звезды (при наклонах выше 39.2^o эксцентриситет и наклон орбиты спутника начнут изменяться, дестабилизируя систему - в итоге спутник может либо столкнуться с другим спутником, либо упадёт на планету, или перейдёт на независимую от планеты солнечную орбиту).

Да, это можно сделать. Только кроме угла, надо ещё знать зависимость от расстояния до звезды. Спутники Урана никуда не падают же.