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)

[LeonidOS]

Да и еще, в режиме отображения звезд Spikes и Spikes + Point, при анимации звезды мигают, а при компрессии времени это выглядит не очень, можно ли это отключить?

[LeonidOS]

Вопрос по браузеру снимается.

[SpaceEngineer]

Такая же проблема.

Ограниченная графика - это галактики из 10 спрайтов, как в Селестии, процедурные звёзды, рисуемые только в радиусе 10 пк, планеты с ламбертовским освещением и атмосферой в виде простой дымки на горизонте, 3D рельефа нет, текстуры только у планет Солнечной системы, у процедурных планет генерируемых текстур вообще нет, все заменяются на одинаковые шарики со стандартной текстурой. Надо ли так кастрировать движок, чтоб он пошел на встроенной видеокарте? Ведь основные фичи - реалистичность (насколько возможно) и процедурная генерация.

У меня вопрос планируется ли добавление комет, точнее моделирование хвостов? Хотя бы как в Селестии. А может быть еще можно будет добавлять астеры и кометы в формате MPC?   

Конечно планируется. Сделаю систему частиц - будут анимированные хвосты комет и испаряющихся планет, околозвёздные пылевые оболочки и аккреционнные диски с джетами вокруг релятивистских объектов.

И как Вы относитесь к браузеру систем, меня интересует именно Солнечная. Например как это сделано сами знаете где 

Что значит браузер? Кнопка F2 открывает табличку с планетами...

Да и еще, в режиме отображения звезд Spikes и Spikes + Point, при анимации звезды мигают, а при компрессии времени это выглядит не очень, можно ли это отключить?

Это Motion blur немного подглючивает. Можно его отключить в настройках (Ctrl-F4). В новой версии будет дополнительный режим - блюр звёзд только при полёте, при вращении они будут рисоваться просто точками.

Вопрос по браузеру снимается.

А, ок:)

[bigol]

Такая же проблема.

Ограниченная графика - это галактики из 10 спрайтов, как в Селестии, процедурные звёзды, рисуемые только в радиусе 10 пк, планеты с ламбертовским освещением и атмосферой в виде простой дымки на горизонте, 3D рельефа нет, текстуры только у планет Солнечной системы, у процедурных планет генерируемых текстур вообще нет, все заменяются на одинаковые шарики со стандартной текстурой. Надо ли так кастрировать движок, чтоб он пошел на встроенной видеокарте? Ведь основные фичи - реалистичность (насколько возможно) и процедурная генерация.

Надо или не надо - это решать Вам. Создайте например подробный опрос - какими компьютерами с какими видеокартами пользуются участники этого форума, какое их количество смогло запустить у себя ваш симулятор, а какое бы хотело это сделать, пусть с урезанной графикой, неплохо было бы несколько скриншотов - что есть полная, а что - урезанная и т.д., если конечно есть желание действительно исследовать вопрос

[SpaceEngineer]

Дело в том, что урезанного режима вообще нет. Я раньше пытался тащить какую-то свместимость со старым или "офисным" железом, но потом плюнул на это дело - потому что почти нечего совмещать. Будут работать только звёзды точками и планеты в виде простых шариков без атмосферы. Я наоборот собираюсь переходить на OpenGL 4 и сделать геометрические шейдеры обязательными:) (С геом. шейдерами будет 4-кратная экономия памяти для звёзд и ускорение рендера планет - серьёзные аргументы).

UPD: Кстати, довольно часто движок не запускается из-за ошибки в алгоритме генерации процедурных звёзд - программа просто падает. Я её исправил, так что новая версия будет гораздо стабильнее, чем текущая.

[LeonidOS]

А может быть еще можно будет добавлять астеры и кометы в формате MPC?

А все же что Вы думаете о возможности импорта реальных астеров и комет, например в формате MPC (MCPORB.DAT и COMET.DAT)?

[SpaceEngineer]

Дайте описание формата и ссылки на сами файлы, посмотрю.

Сейчас движок поддерживает до нескольких тысяч тел, двигающихся по кеплеровским орбитам. Большая точность не гарантируется - функции решения уравнения Кеплера ускорены насколько возможно для более быстрого расчёта. При количестве астероидов больше 10000 уже будет тормозить расчёт орбитальных движений, нужно переходить на другую технологию (расчёт орбитальных движений на видеокарте вместо процессора). Ведь задача движка - рендерить  интерактивно, т.е. больше 30-60 кадров в секунду.

Кстати, вопрос: где взять готовые функции расчёта координат Луны и спутников других планет? Кеплеровские эллипсы очень неточные, так что в текущей версии спутники летают не с той фазой, а Луна ещё и наклонена неправильно. Скопипастить код из Селестии не предлагать, это самый поседний способ:)

[LeonidOS]

Описания формата астероидов

http://www.minorplanetcenter.net/iau/info/MPOrbitFormat.html


Комет

http://www.minorplanetcenter.net/iau/info/CometOrbitFormat.html


Сами файлы здесь

http://www.minorplanetcenter.net/iau/MPCORB.html




Точность опять же не нужна, Селестия крутит все 550000+ астеров без особых тормозов. Для расчетов совсем другой софт используется. Без красивой визуализации, вся мощность на интегрирование идет. А ваш очень бы подошел для наглядной демонстрации процессов в Солнечной системе.

[SpaceEngineer]

Спасибо, буду разбираться.
Насчёт Селестии не уверен - можно ссылку на каталоги для неё? Видел видео с 500к астероидами, но это была не Селестия, в Веста, и там интерактивный расчёт движения астероидов вёлся на GPU.

Подниму снова вопрос: интересуют каталоги двойных и кратных звёзд. Сейчас SpaceEngine может загружать каталоги HIPPARCOS и Tycho-2 + HIPPARCOS, но там все звёзды представлены как одиночные (некоторые широкие двойные представлены двумя звёздами со своими фиксированными координатами каждая). Нужны каталоги и разрешённых, и спектрально двойных звёзд, с элементами орбит или хоть с какими-то параметрами, по которым можно восстановить орбиты рандомизацией неизвестных параметров. Например для спектрально-двойных известен период и разность блеска компонент, но неизвестна ориентация орбиты - её можно генерировать рандомно. Для затменных переменных известен один из углов ориентации орбиты - два других можно генерировать.

Как дела обстоят в других планетариях? Есть ли такие, которые рассчитывают движение компонент двойных звёзд, и какой формат каталогов для них?

По-видимому, каталог спектрально-двойных будет одновременно являться и каталогом затменно-переменных, поэтому можно сразу искать каталог цефеид и прочих переменых звёзд, в том числе новых. Тогда займусь реализацией поддержки переменных звёзд.

Главное, чтобы было известно расстояние до звезды, иначе никак - SpaceEngine трёхмерный симулятор. Ещё нужно, чтобы в каталогах были ссылки на номера по гиппаркосу, дрейеру или Tycho-2 - это позволит получить расстояния и устарнить дублирование одних и тех же звёзд. Думаю, поэтому почти все спектрально-двойные, не входящие в гиппаркос и Tycho-2, отсеются - неизвестно расстояние.

[LeonidOS]

Вот мое видео, делал я его в Селестии. Элементы орбиты в формате MPC парсил с помощью Пайтона.

http://spaceobs.org/ru/2011/04/07/zhivaya-solnechnaya-sistema-volshebnyj-tanec-okolozemnyx-asteroidov/


Здесь всего 8000 объектов, но я запускал и большее число. В принципе 10 000 объектов хватит, все равно если все визуализировать каша будет  .

Как дела обстоят в других планетариях? Есть ли такие, которые рассчитывают движение компонент двойных звёзд, и какой формат каталогов для них?

По моему, что то подобное есть в Sky Tools.

[Kirill]

http://spaceobs.org/ru/2011/04/07

Сейчас не открывается. Пробовал из двух стран.

[LeonidOS]

Бывает, сейчас сервер работает.

[Kirill]

Бывает, сейчас сервер работает.

Линк на Атоны битый

[VFP]

Классный симулятор! Спасибо.

[LeonidOS]

Линк на Атоны битый

Ну у меня открывается, ну да ладно, вот ссылка на мой канал в YouTube


Live Solar System by SpaceObs.org

[Kirill]

Линк на Атоны битый

Ну у меня открывается, ну да ладно, вот ссылка на мой канал в YouTube

Открывается да не то, похоже paste было сделано два раза:

Код: [Выделить]

<a href="http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%82%D0%BE%D0%BD%D1%8Bhttp://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%82%D0%BE%D0%BD%D1%8B" target="_blank">Атона</a>

[LeonidOS]

А, линк в самом посте - исправил, спасибо.

[Ванюх]

Не знаете где можно скачать такой же симулятор, только с требованиями по легче хотя бы ОЗУ 1 ГБ и CPU 1.8 гГц

[LeonidOS]

Посмотрите Селестию.

[SpaceEngineer]

Вот мое видео, делал я его в Селестии. Элементы орбиты в формате MPC парсил с помощью Пайтона.

Здесь всего 8000 объектов, но я запускал и большее число. В принципе 10 000 объектов хватит, все равно если все визуализировать каша будет  .

Хм, и как, не тормозила Селестия?

Один товарищ с иностранного форума пытался вставить в SpaceEngine около 2000 асероидов и комет, но наткнулся на зверские тормоза. Я исправил эту ошибку, так что в ближайшая будущая версия сможет рендерить 10000 астероидов.

То что каша будет это да, у меня сейчас нельзя показывать астероиды точками, только орбитами. Надо сделать такую систему, будет легче ориентироваться. Кстати, а как вы заставили Селестию показать астероиды точками? Чё-то я не нашёл там такой настройки.

Не знаете где можно скачать такой же симулятор, только с требованиями по легче хотя бы ОЗУ 1 ГБ и CPU 1.8 гГц

Селестия не генерирует процедурные планеты. Посмотрите SpaceWay, симулятор полёта на звездолёте, с процедурными мирами:
http://s-way.sourceforge.net/?lng=rus
Его можно запустить чуть ли ни на КПК.