Grundbegriffe der 3D-Spiele-Programmierung

Präsentation zum Thema: "Grundbegriffe der 3D-Spiele-Programmierung"—  Präsentation transkript:

1 Grundbegriffe der 3D-Spiele-Programmierung
Universität zu Köln Historisch Kulturwissenschaftliche Informationsverarbeitung WS 11/12 Referent: Jens Wangenheim

2 Gliederung Die ungarische Notation Spiel vs. Programm DOS vs. Windows
Das Problem mit der Zeit DirectX und seine Komponenten Makros COM Prüfmakros Die Engine Logbuchdatei Speichermanager Virtuelle Dateien

3 Die ungarische Notation
Beim Programmieren häufig verwendete Namenskonvention: class = Präfix C (z.B. class CTree) struct = Präfix S (z.B. struct SEnemyInfo) - Durchaus umstritten, wird im Buch bzw. den Beispielen aber verwendet.

4 Spiel vs. Programm Spaß und Langzeitmotivation vs. Übersichtlichkeit und Funktionalität. Ein Programm wartet hauptsächlich auf Eingaben. Das Spiel ist ständig beschäftigt mit Berechnungen.

5 DOS vs. Windows In DOS konnte linear programmiert werden:

6 DOS vs. Windows In Windows muss die Nachrichtenschleife durchlaufen werden: - Nachrichten an alle Fenster einer Anwendung durchlaufen diese Schleife - Es gibt in der Regel nur eine Nachrichtenschleife

7 DOS vs. Windows - Render/Move in Nachrichtenschleife integriert:

8 Das Problem mit der Zeit
Bei 233 Mhz: Position.x = 250 Bei 600 Mhz: Position.x = 450 - Render- und Move-Funktion werden immer hintereinander aufgerufen!

9 Das Problem mit der Zeit
Lösung: timeGetTime(); aus WINMM.LIB - Liefert seit Systemstart vergangene Zeit in Millisekunden

10 Das Problem mit der Zeit
- Move Funktion hat einen zusätzlichen Parameter bekommen, der das Problem löst:

11 DirectX und seine Komponenten
DirectX Graphics DirectX Audio DirectInput DirectPlay DirectShow DirectSetup

12 DirecX Graphics Im Buch als Direct3D bezeichnet
Für Darstellung anspruchsvoller 3D Grafik Hardware muss 3D Beschleunigung unterstützen Bietet auch grundlegende 2D-Funktionen

13 DirectX Audio Sowohl für Soundeffekt als auch Hintergrundmusik zuständig Komponenten: DirectSound + DirectMusic Auch 3D-Sound und DolbyDigital möglich Sprachkommandos / Unterhaltungen

14 DirectInput Zuständig für diverse Eingabegeräte
Steuert auch ForceFeedback

15 DirectPlay Stellt Multiplayer-Funktion zu Verfügung
Eingebaute VoiceChat-Funktion Unterscheidet nicht zwischen Netzwerk/Internetspiel: komfortabel

16 DirectShow Spielt Multimedia-Daten ab
Mittlerweile zwischenzeitlich in Platform SDK integriert

17 Makros Unterschied Funktion / Makro:
Eine Folge von Anweisungen und Deklarationen, die unter einer Bezeichnung zusammengefasst werden Unterschied Funktion / Makro: Makros werden vom Präprozessor ausgewertet Funktion wird aufgerufen und ausgeführt Ein Makro wird immer wieder neu in den Quelltext kopiert Vorteil: Makros sind schneller ! Nachteil: Debugging funktioniert nicht !

18 Makro erstellen Es gibt vorgefertigte Systemmakros
Man kann Makros auch selber erstellen: Später mehr zu Makros…

19 COM = Component Objekt Model
Von Microsoft entwickeltes Plattformmodell Eignet sich zur übersichtlichen Organisation von großen Funktionsmengen DirectX baut auf dem COM Modell auf Plattform-, versions- und sprachunabhängig

20 COM / Schnittstellen Fordert die Aufteilung in Schnittstellen (Interfaces) Interface wird durch eine Funktion erzeugt Interface besitzt Referenzzähler Zähler muss auf 0 stehen im Interface zu löschen

21 IUnknown Basisschnittstelle, stellt die zur Verwaltung notwendigen 3 Methoden zur Verfügung: AddRef: Referenzzähler um 1 erhöhen Release: Schnittstelle freigeben, Referenzzähler um 1 verringern und Abbau der Schnittstelle beim Wert 0 QueryInterface: Anfordern eines anderen Schnittstellentyps Einmalige ID für jeden Schnittstelle: IID_ als Präfix

22 Prüfmakros / Rückgabewerte
Fast alle Methoden von COM Schnittstellen sind vom Typ HRESULT Liefern einen Prüfwert zurück, mit dem sich das Ergebnis der Methode feststellen lässt: - Begegnet uns in sehr ähnlicher Form bei der Engine wieder

23 Die Engine Der sprichwörtliche Motor eines Spiels
Automatisiert Programmabläufe Spezialisierte Engine: Auf bestimmte Spiele spezialisiert bzw optimiert (zB Egoshooter) Universelle Engine: Kann theoretisch alles. Eher Hilfestellungen als konkrete Lösungen.

24 Die Verpackung Engine „Verpackung“ = Art der Präsentation der Funktionen und Klassen. Statische Engine: Alle Funktionen in einer statischen LIB Datei Dynamische Engine: Alles landet in einer dynamischen DLL (Dynamic Link Library)

25 Was sollte die Engine können?
schnelle, optimierte Klasse, für Vektoren, Matrizen, Ebenen und Farben Funktionen zum Laden einer Textur Einfache/schnelle Darstellung von 3D Objekten Komplexe Effekte darstellen (Wasser, Feuer, Nebel usw) Textausgabe Einfacher Zugriff auf Eingabegeräte Einfaches Abspielen von Multimediadaten Laden von Dateien aus größeren Datenpaketen Diverse Helferfunktionen Speichermanagement

26 Namensgebung Alle öffentlichen Funktionen, Strukturen, Klassen bekommen das Präfix tb (tbInit, tbDoMessageLoop) Variablen bekommen das Präfig tb_g_ Mit #define definierte Makros bekommen das Präfix TB_

27 Rückgabewerte Wie bringt man Funktionen dazu Daten zurück zu liefern?
Auf Prüfmakros verzichten und Daten direkt zurückliefern? Statusrückgabewert beibehalten und als Parameter einen Zeiger auf einen Speicherbereich (mit den gewünschten Daten) zurückgeben lassen? 3. Mal so (1.), mal so (2.)! Widerspricht der angestrebten Einheitlichkeit, ist aber die beste Lösung.

28 Projekt einrichten / Engine kompilieren
besucht? DirectX SDK installiert? - Updatepaket heruntergeladen und entpackt? Beigefügte Anleitung durchgegangen? Gab es Probleme beim Kompilieren oder Konfigurieren? Inkl. Download & Installation ca. 60 min. Arbeitsaufwand! besucht? DirectX SDK installiert? - Updatepaket heruntergeladen und entpackt? Beigefügte Anleitung durchgegangen? Gab es Probleme beim Kompilieren oder Konfigurieren? Inkl. Download & Installation ca. 60 min. Arbeitsaufwand!

29 TriBase Engine

30 Logbuchfunktion Die Funktion tbWriteToLog ist mit printf oder sprintf vergleichbar. Erwartet Formatstring sowie Platzhalter „%...“ %f für float-Wert, %s für einen String usw. TriBase-Logbuch unterstützt sogar HTML Aufruf tbInit() setzt Logbuchdatei automatisch zurück

31 Speichermanager TriBase Engine besitzt Speichermanager:
Speicher reservieren tbMemAlloc(); Speicherbereiche verändern tbMemReAlloc(); Freigabe von Speicher tbMemFree(); Speicherbereiche abfragen tbMemGetSize();

32 Virtuelle Dateien = Speicherbereich der wie eine Datei behandelt wird
Durch Klasse tbVFile repräsentiert: Aus echter Datei erzeugen Aus Speicherbereich mit bekannter Größe erzeugen Aus Windows Ressource erzeugen Wozu? - Verallgemeinerung von Funktionen

33 Hilfsmakros Um Abstürze und Fehlermeldungen zu vermeiden
Um nicht jedes mal wieder Prüfen zu müssen ob z.B. Interface = NULL ist

34 Fehlermakros TriBase Engine besitzt vordefinierte Fehelrmakros
Wandeln DirectX Fehlercodes in lesbaren Text um Einfache Fehlersuche durch Angaben von fehlerhafter Codezeile und Funktionen im Logbuch