Visual Rekapitulation Tag 1

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1 Visual Rekapitulation Tag 1

2 Erstellen eines VC - Projekts
Neues Projekt => Win32 – Projekt Anwendungseinstellungen => leeres Projekt

3 „windows.h“ abgespeckte MFC
#define WIN32_LEAN_AND_MEAN => Compilerdirektive, die MFC nicht zu verwenden

4 „WinMain()“ zentrale Methode => gesamtes Programm wird innerhalb dieser Methode ausgeführt int WINAPI WinMain(HINSTANCE hinstance, HINSTANCE hprevinstance, LPSTR lpcmdline, int ncmdshow) Argument Bedeutung / Funktion hinstance Handle auf Prozess => eindeutige Identifikation hprevinstance Handle auf die aufrufende Instanz eines Prozesses lpcmdline Zeiger auf String, welcher die Kommandozeile enthält, die dem Prozess beim Start übergeben wird ncmdshow Gestalt des Anwendungsfensters

5 „MessageBox()“ int MessageBox(HWND hWnd, LPCTSTR lpText, LPCTSTR lpCaption, UINT uType) Argument Bedeutung / Funktion hWnd Handle des aufrufenden Programms, in welchem die Messagebox angezeigt werden soll => NULL bewirkt, dass das Fenster auf dem Desktop ausgegeben wird lpText Ausgabetext lpCaption Titel der Messagebox uType Gestalt der Messagebox

6 Windows – Datentypen Standarddatentypen wie bool, int usw.
weitere Datentypen: Datentyp Definition LPARAM 32 – Bit Wert als Funktionsparameter LPCSTR Pointer auf konstante Zeichenkette LPSTR Pointer auf Zeichenkette LRESULT 32 – Bit Rückgabewert s. Auflistung Seite 22

7 Ungarische Notation Notationsweise, bei der Variablen eines Datentyps immer die gleiche Präfix erhalten Beispiele: Datentyp Präfix Integer i Char c Function Pointer fn Handle h s. Auflistung Seite 23

8 3 Phasen des Spielablaufs
void Game_Init(void) => Initialisierungen Engine – Einstellungen DirectX – Einstellungen etc. void Game_Main(void) Game Loop => Endlosschleife, die bis zum Beenden des Spiels durchlaufen wird Time – Based vs. Frame – Based Rendering void Game_Shutdown() Aufräumarbeiten nach Beenden des Spiels

9 Rendering – Methoden Forderung:
Ein Spiel sollte auf allen Systemen mit der gleichen Geschwindigkeit laufen, wenn diese die minimalen Hardwarevoraussetzungen erfüllen! 2 Möglichkeiten des Rendering => Time – Based vs. Frame – Based Rendering beim Frame – Based Rendering beschränkt die Framerate die Geschwindigkeit des Spiels => diese wird softwareseitig festgelegt beim Time – Based Rendering wird die Geschwindigkeit des Spiels durch die Zeit bestimmt, die für das Rendern eines Frames benötigt wird => unabhängig von der Framerate

10 Time – Based Rendering Definitionen Framezeit
Zeit, die für Berechnung und Darstellung einer Spielszene benötigt wird Synchronisation der Bewegungen mit nachfolgenden Frames Framerate Anzahl der Frames, die pro Sekunde geschrieben werden können => Frames per Second (fps) je höher die Framerate, desto flüssiger die Darstellung der Spielszene Framerate = f / dt; => dt ist die Zeitspanne, die zur Berechnung eines Frames benötigt wird Faktor f dient der Umrechnung von Sekunden in Millisekunden

11 Time – Based Rendering Ablauf
Bestimmung der Zeitspanne dt, welche zur Berechnung eines Frames benötigt wird Verwendung der Methode DWORD GetTickCount(void) => liefert die Anzahl der Millisekunden, die seit dem Hochfahren des Rechners vergangen sind Initialisierung einer Variablen start_time mit der Zeit des Renderbeginns => Bildung der Differenz zwischen Starttime und dem Ende der Frameberechnung => Dauer der Berechnung eines Frames dt = GetTickCount() – start_time;

12 Game – Speed Faktor Steuerung der Spielgeschwindigkeit
Framezeit = 0.001f * GameSpeed * dt; Framezeit ergibt sich aus der Zeit, die für die Berechnung eines Frames benötigt wird, multipliziert mit einem konstanten Faktor 0.001f dient der Umrechnung von Sekunden in Millisekunden die Bestimmung einer maximalen Framerate durch die Gleichung Framerate = f / dt; ist beim Time – Based Rendering nicht zwangsläufig notwendig, kann aber bei Schwankungen der Framerate helfen, Ruckler zu verhindern

13 Frame – Based Rendering
softwareseitige Bremse der maximalen Framerate ist die Zeitspanne dt kürzer als die Zeit, die sich aus der Framerate für die Berechnung eines Frames ergibt, verharrt das Programm in einer Warteschlange bsw. Framerate von 30 fps => 33 ms für die Berechnung eines Frames while((dt = GetTickCount() – start_time)<= InvMaxFrameRate); dadurch können auch schnellere Systeme keine höheren Framerates erreichen

14 Codebeispiele Frame – Based vs. Time – Based Rendering
start_time = GetTickCount(); //Initialisierung der start_time auf Beginn des Rendervorgangs if (RenderStyle == 1) // Frame – Based Rendering { while ((dt = GetTickCount() – start_time) <= InvMaxFrameRate); FrameRate = f / dt; // Bestimmung der FrameRate FrameTime = 0.001f * GameSpeed * dt; //Bestimmung der Frame – Zeit } else if (RenderStyle == 2) // Time – Based Rendering dt = GetTickCount() – start_time;

15 Aufräumarbeiten Freigabe aller verwendeten Ressourcen
Berücksichtigung der Tatsache, dass sich das Spiel in unterschiedlichen Zuständen befinden kann bsw. Intro, Schlacht usw. je nach Zustand sind andere Aufräumarbeiten zu leisten

16 Windows - Anwendungen fensterbasiertes (Fenster werden erzeugt) und ereignisorientiertes (Ereignisse werden registriert und verarbeitet) Betriebssystem Fenster Eigenschaften werden in der Struktur WNDCLASSEX gespeichert Registrierung des Fensters beim Betriebssystem über Methode RegisterClassEx() Erzeugung durch CreateWindowEx()

17 Eigenschaften von Fenstern

18 Eigenschaften von Fenstern
// Fenstereigenschaften festlegen: winclass.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX); winclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW ; //bewirkt das Neuzeichnen des Fensters nach Skalierung winclass.lpfnWndProc= WindowProc; //Name der WindowProc() Methode, die für die Nachrichtenverarbeitung zuständig ist winclass.cbClsExtra = 0; winclass.cbWndExtra = 0; winclass.hInstance = hinstance; //Handle der Anwendung winclass.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);

19 „CreateWindowEx()“

20 Ereignisverarbeitung
für jeden laufenden Prozess wird beim Start eine Message Queue angelegt Ereignisse des Prozesses werden in Nachrichten umgewandelt und in der Queue eingereiht Abruf der Nachrichten durch Methoden GetMessage() oder PeekMessage() für die Behandlung müssen die Nachrichten übersetzt werden => TranslateMessage() Übergabe an Windows durch DispatchMessage() für die Bearbeitung der Message startet Windows die Call – Back Funktion WindowProc(), welche in jedem Prozess definiert sein muss eine Call – Back Methode ist eine Methode, welche im laufenden Prozess definiert ist, allerdings durch eine externe Anwendung gestartet wird => in diesem Fall das Betriebssystem bei der Deklaration des Fensters muss daher der Name der Call – Back Methode übergeben werden

21 Nachrichtenverarbeitung

22 Nachrichtenverarbeitung
Codebeispiel: while(TRUE) { if (PeekMessage(&msg,NULL,0,0,PM_REMOVE) if (msg.message == WM_QUIT) break; TranslateMessage(); DispatchMessage(); } Game_Main(); //msg ist eine Strukturvariable vom Typ MSG, in welcher die Nachricht gespeichert wird //PM_REMOVE => Nachricht wird aus der Queue entfernt

23 „WindowProc()“ Call – Back Methode, welche die Nachrichten aus der Queue verarbeitet Exkurs: Handle of Device Context (HDC) der Device Context ist eine Struktur, die Informationen enthält, wie eine Grafik – oder Textausgabe erfolgen soll => bsw. Zeichenfarbe oder Zeichensatz der Gerätekontext ist die Verbindung zwischen einem Windows – Programm und einem Gerätetreiber das Anlegen eines HDC – Objekts ist notwendig, um bsw. ein Fenster zu zeichnen API – Methode BeginPaint() liefert bsw. ein Handle auf den DC zurück

24 „WindowProc()“ LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wparam, LPARAM lparam) { PAINTSTRUCT ps; //Struktur, welche die notwendigen Zeicheninformationen beinhaltet HDC hdc; //Anlegen eines HDC - Objekts // Nachrichtenverarbeitung switch(msg) case WM_CREATE: //Erzeugen des Fensters { return(0); } break; case WM_PAINT: //erneutes Zeichnen des Fensters nach Skalierung hdc = BeginPaint(hwnd,&ps); EndPaint(hwnd,&ps); return(0); } case WM_DESTROY: //Beenden des Programms PostQuitMessage(0); return (DefWindowProc(hwnd, msg, wparam, lparam));

25 Modularisierung Trennung von Deklarationen und Implementationen in Header – und Implementierungsdateien unflexibler Quellcode durch Verwendung der 3 Methoden Game_Init(), Game_Main() und Game_Shutdown() diese 3 Methoden rufen ihrerseits die Methoden GameInitialisierungtsRoutine(), GameMainRoutine() und GameShutdownRoutine() auf dadurch kann das Programmgerüst in anderen Projekten wiederverwendet werden

26 Auflösung und Rendermode
Einstellungen werden aus einer externen Textdatei gelesen Speicherung der Informationen in globalen Variablen => bsw. screenwidth und screenheight Verwendung der Variablen als Parameter für CreateWindowEx() – Methode => if (!(hwnd = CreateWindowEx(NULL, WINDOW_CLASS_NAME, "My Game Shell", WS_OVERLAPPEDWINDOW | WS_VISIBLE , 0,0, screenwidht,screenheight, NULL, hinstance, NULL)))

27 Auflösung und Rendermode
Config – Datei: Possible_Resolutions: Resolution_800_600_16 Resolution_800_600_32 Resolution_1024_768_16 Resolution_1024_768_32 Resolution_Nr: 1 Auslesen durch fscanf – Methode => int fscanf ( FILE * stream , const char * format [ , argument , ...] ); fscanf(dateiname, „%d“, &resolution) => durchsucht die Datei „dateiname“ bis zum ersten Linefeed nach Zeichen des Typs Integer und speichert diese in der Variablen „resolution“ InitResoultion() wird aus der Methode WinMain() aufgerufen

28 Rendermode Analoges Vorgehen zu InitResolution()
Methode InitRenderOptions() wird allerdings aus der Methode GameMainRoutine() aufgerufen ausgelesene Informationen sind bsw. Art der Beleuchtung, Frame – Based vs. Time – Based Rendering oder die Maximalanzahl der Frames (nur Frame – Based Rendering)

29 Fragen?