Introducción a Irrlicht

Transcripción

VIDEOJUEGOS 2
V2
Motor Irrlicht
• Motor gráfico 3D Open Source
• Escrito en C++
• Licencia zlib/libpng
• No obliga a mencionar que estamos utilizando Irrlicht
• Multiplataforma
• Windows, Linux, MacOS
• Renderers
• OpenGL, Direct 3D, Software
• No es un motor de juego, pero nos proporciona ayudas
• Detección de colisiones
• Control mediante ratón / joystick / teclado
• Cámara para FPSs
Videojuegos II
© 2014-2015 Depto. Ciencia de la Computación e IA
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V2
Instalación de Irrlicht
• Descargamos el SDK 1.8 de Irrlicht
http://irrlicht.sourceforge.net
• Descomprimimos el fichero y veremos
Ejecutables de los ejemplos
Ejemplos de uso de Irrlicht
Configurar como directorio de headers
Librerías compiladas (sólo precompiladas para Windows)
Código fuente de la librería. En Linux y
MacOS es necesario recompilarla
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Compilación de Irrlicht en Linux
• Desde ${IRRLICHT}/source/Irrlicht ejecutamos
• make (configuración debug)
• make NDEBUG=1 (configuración release)
• Es necesario contar previamente con las librerías
•
•
•
•
Xxf86vm GL Xext Xcursor
sudo apt-‐get install build-‐essential libxxf86vm-‐dev mesa-‐common-‐dev libgl1-‐mesa-‐dev libglu1-‐mesa-‐dev libxext-‐dev libxcursor-‐dev
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Compilación de Irrlicht en MacOS
• En ${IRRLICHT}/source/Irrlicht/MacOSX hay un proyecto Xcode
• Lo abrimos y compilamos con Xcode el target libIrrlicht.a
• Xcode 4.X
• Debemos cambiar en Build Settings el compilador a GCC
• Xcode 5.X
• Ya no soporta compilador GCC. Deberemos:
• En COpenGLExtensionHandler.h cambiar (long GLuint) por:
glProgramParameteriEXT((GLuint)(uintptr_t)program, pname, value);
• En ClrrDeviceMacOSX.h encerrar en un bloque ifndef:
#ifndef __OBJC__ class NSWindow; class NSOpenGLContext; class NSBitmapImageRep; #endif
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Compilación de nuestro proyecto
• Linux
g++ -‐I${IRRLICHT}/include -‐I/usr/X11R6/include -‐O3 -‐ffast-‐math main.cpp -‐o main -‐L/usr/X11R6/lib -‐L${IRRLICHT}/lib/Linux -‐lIrrlicht -‐lGL -‐lXxf86vm -‐lXext -‐lX11 -‐lXcursor
• MacOS
g++ main.cpp -‐o main -‐arch i386 -‐I${IRRLICHT}/include -‐L${IRRLICHT}/source/Irrlicht/MacOSX/build/Release -‐lIrrlicht -‐framework OpenGL -‐framework Cocoa -‐framework Carbon -‐framework IOKit
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Crear proyecto con Visual Studio
• Crear nuevo proyecto de tipo
• Visual C++ > Aplicación de consola Win32
• En el asistente de configuración marcar “Proyecto vacío”
• Entrar en Proyecto > Propiedades
• Doble click en Propiedades de configuración para desplegarlo
• Seleccionar Directorios VC++
• Añadir como directorio de inclusión
${IRRLICHT}/include • Añadir como directorio de bibliotecas
${IRRLICHT}/lib/Win32-‐visualstudio • Añadir un nuevo fichero fuente de tipo Archivo C++
IMPORTANTE: Copiar Irrlicht.dll (de ${IRRLICHT}/bin/Win32-‐
visualstudio) al directorio donde vayan a estar nuestros ejecutables
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Estructura de la librería
• Debemos importar irrlicht.h
#include <irrlicht.h>
• El espacio de nombres principal es irr
using namespace irr;
Propósito general
• Encontramos 5 módulos
using
using
using
using
using
namespace
namespace
namespace
namespace
namespace
core;
scene;
video;
io;
gui;
Escena 3D
Driver y rendering
Ficheros
Interfaz de usuario
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Irrlicht device
• Es el objeto principal que nos permitirá interactuar con el motor
• Hace de interfaz con el hardware gráfico
int main()
Renderer
Tamaño ventana
Profundidad
{
IrrlichtDevice *device =
createDevice(video::EDT_SOFTWARE, dimension2d<u32>(640, 480), 16,
false, false, false, 0);
if (!device)
return 1;
color
Fullscreen
// Ciclo del juego
// ...
device->drop();
return 0;
}
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Ciclo del juego
• Irrlicht proporciona facilidades para crear el ciclo del juego
• Necesitamos un objeto video driver para realizar el render
• Podemos obtenerlo a partir del device
• Se utiliza doble buffer para evitar flickering
IVideoDriver* driver = device->getVideoDriver();
while(device->run())
{
driver->beginScene(true, true, SColor(255,100,101,140));
// Dibujar contenido
// ...
driver->endScene();
}
Intercambia
buffers
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Inicializa back buffer.
Se indica si vaciar
back buffer y Z-buffer
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Interfaz de usuario
• Útil para definir menús y HUD
• Obtenemos el entorno GUI con
IGUIEnvironment* guienv = device->getGUIEnvironment();
• Podemos añadir distintos elementos al GUI
•
•
•
•
Texto
Imágenes
Controles
Sprites
guienv->addStaticText(L"Hola mundo!",
rect<s32>(10,10,260,22));
• Dibujamos contenido del GUI dentro del ciclo del juego con
guienv->drawAll();
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Grafo de la escena
Escena
Cámara
Transformación
Transformación
Maya 3D
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Transformación
Transformación
Maya 3D
Luz
Maya 3D
Luz
Maya 3D
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Gestión de la escena
• Toda la escena se gestiona mediante el objeto ISceneManager
• Se obtiene a través del device
ISceneManager* smgr = device->getSceneManager();
• Permite
•
•
•
•
Crear nodos para introducir en el grafo
Modificar los nodos que forman el grafo
Cargar diferentes formatos de mayas 3D
Crear geometría 3D básica
• Dibujar toda la escena en el ciclo del juego
smgr->drawAll();
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Ciclo del juego completo
int main() { IrrlichtDevice *device = createDevice(video::EDT_SOFTWARE, dimension2d<u32>(640, 480), 16, false, false, false, 0); if (!device) return 1; IVideoDriver* driver = device-‐>getVideoDriver(); ISceneManager* smgr = device-‐>getSceneManager(); IGUIEnvironment* guienv = device-‐>getGUIEnvironment(); while(device-‐>run()) { driver-‐>beginScene(true, true, SColor(255,100,101,140)); smgr-‐>drawAll(); guienv-‐>drawAll(); driver-‐>endScene(); } device-‐>drop(); return 0; }
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Nodos del grafo
• Los nodos del grafo son objetos que heredan de ISceneNode
• Tienen una posición relativa respecto al nodo padre
• Existen nodos de distintos tipos
•
•
•
•
•
ICameraSceneNode ILightSceneNode IMeshSceneNode IDummyTransformationSceneNode ITextSceneNode • Todos los tipos de nodos nos permiten cambiar su posición
• setPosition / getPosition
• setRotation / getRotation
Utilizan el tipo
vector3df
• setScale / getScale
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Cámara
• Un nodo imprescindible es la cámara
• Puede haber varias cámaras en el grafo, pero sólo una activa
• Añadimos este nodo a la escena con:
Posición
smgr->addCameraSceneNode(0,vector3df(0,30,-40),
vector3df(0,5,0));
Dirección
Nodo padre
(con 0 cuelga
del nodo raíz)
• Podemos cambiar la cámara activa con:
smgr->setActiveCamera(camera);
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Mayas 3D
• Objetos que implementan la interfaz IMesh
• Podemos cargarlos de un fichero o crear geometría básica
IMesh* mesh = smgr->getMesh("maya.obj");
if (!mesh) {
device->drop();
return 1;
}
• Creamos un nodo en el grafo a partir de la maya
IMeshSceneNode *nodo = smgr->addMeshSceneNode(mesh);
• Podemos desactivar iluminación para pruebas iniciales
if(nodo) {
nodo->setMaterialFlag(EMF_LIGHTING, false);
}
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Geometría básica
• Para el prototipo inicial del videojuego no hace falta modelar
• Podemos utilizar geometría básica para los elementos del juego
• El objeto IGeometryCreator permite crear estas mayas básicas
• Se obtiene a partir del scene manager
• Podemos crear diferentes tipos de mayas de forma sencilla
IMesh *cube = smgr->getGeometryCreator()
->createCubeMesh(vector3df(5.f, 5.f, 5.f));
• Existen atajos directos desde scene manager
IMeshSceneNode *cubeNode = smgr->addCubeSceneNode(5.f);
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Manipulación de la maya
• Podemos cambiar propiedades de una maya
• Utilizamos para ello el objeto mesh manipulator
• Este objeto se obtiene a partir del scene manager
smgr->getMeshManipulator()
• Por ejemplo, podemos hacer que el cubo anterior sea rojo
smgr->getMeshManipulator()
->setVertexColors(cubeNode->getMesh(),
SColor(255, 255, 0, 0));
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Transformaciones
• Podemos aplicar transformaciones a conjuntos de nodos
• Por ejemplo, agrupar una luz y una maya con forma de coche bajo
un mismo nodo, y así mover el coche y su faro de forma conjunta
• El nodo IDummyTransformationSceneNode nos permite esto
IDummyTransformationSceneNode *group =
smgr->addDummyTransformationSceneNode();
• Las transformaciones siempre se aplican a su matriz 4x4
group->getRelativeTransformationMatrix()
.setTranslation(vector3d<float>(0, 0, 20));
• Podemos añadir hijos a este nodo
IMeshSceneNode *sceneNode =
smgr->addCubeSceneNode(10, group);
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Gestión de la memoria
• Irrlicht funciona mediante cuenta de referencias
• Al crear un objeto con un método create* tenemos una referencia
• grab() incrementa el contador
• drop() lo decrementa, al llegar a cero se liberará la memoria
• Recomendación: Dejar que Irrlicht gestione la memoria
• Al añadir un nodo al grafo de la escena éste lo retiene
• Al eliminarlo con remove() se libera la referencia
• Esto se aplica a cualquier otra estructura a la que se añada el objeto
• Seremos responsables de llamar a drop() únicamente para los
objetos creados con create(). Podemos llamar a drop() una
vez alguna estructura los haya retenido.
ISceneNodeAnimator *animator = smgr->createRotationAnimator(vector3df(1,1,1));
cubeNode->addAnimator(animator); // Lo retiene
animator->drop();
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Cachés de objetos
• Irrlicht mantiene una serie de cachés
• Optimiza la carga de mayas y texturas
• Caché de mayas
• Objeto IMeshCache accesible con smgr->getMeshCache()
• Cuando cargamos una maya con getMesh() se guarda aquí
• Podemos vaciarla con clear()o eliminar una con removeMesh()
• Caché de texturas
• Gestionada por IVideoDriver
• Todas las texturas cargadas se guardan aquí, evita duplicidades
• Se puede vaciar con removeAllTextures() o eliminar una
textura concreta con remoteTexture()
• Es importante asegurarse de que las texturas no se estén utilizando
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Ejemplo completo
int main() {
IrrlichtDevice *device = createDevice(video::EDT_OPENGL,
dimension2d<u32>(640, 480), 16, false, false, false, 0);
if (!device)
return 1;
IVideoDriver* driver = device->getVideoDriver();
ISceneManager* smgr = device->getSceneManager();
IGUIEnvironment* guienv = device->getGUIEnvironment();
IMeshSceneNode *cubeNode = smgr->addCubeSceneNode(10);
if(cubeNode) {
cubeNode->setMaterialFlag(EMF_LIGHTING, false);
cubeNode->setPosition(vector3df(0,10,0));
}
smgr->addCameraSceneNode(0, vector3df(0,30,-40), vector3df(0,5,0));
while(device->run()) {
smgr->drawAll();
guienv->drawAll();
driver->endScene();
}
device->drop();
return 0;
}
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Eventos de teclado
• Debemos definir un receptor de eventos propio
• Clase que hereda de IEventReceiver
class CAppReceiver : public IEventReceiver
• El receptor se registra en el device al crearlo
CAppReceiver appReceiver;
IrrlichtDevice *device = createDevice(video::EDT_OPENGL,
dimension2d<u32>(640, 480), 16,
false, false, false, &appReceiver);
• El receptor guardará la información de las teclas pulsadas
• En el ciclo del juego comprobamos mediante el receptor las teclas
pulsadas
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Receptor de eventos
class CAppReceiver : public IEventReceiver {
private:
bool KeyDown[KEY_KEY_CODES_COUNT];
public:
CAppReceiver() {
for(int i=0;i<KEY_KEY_CODES_COUNT;i++) {
KeyDown[i] = false;
}
}
virtual bool OnEvent(const SEvent &event) {
switch(event.EventType) {
case irr::EET_KEY_INPUT_EVENT:
{
KeyDown[event.KeyInput.Key] = event.KeyInput.PressedDown;
}
default:
break;
}
return false;
}
virtual bool isKeyDown(EKEY_CODE keyCode) const {
return KeyDown[keyCode];
}
virtual bool isKeyUp(EKEY_CODE keyCode) const {
return !KeyDown[keyCode];
}
};
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Entrada en el ciclo del juego
while(device->run())
{
if(device->isWindowActive()) {
vector3df cubePos = cubeNode->getPosition();
if(appReceiver.isKeyDown(KEY_ESCAPE)) {
device->closeDevice();
return 0;
} else if(appReceiver.isKeyDown(KEY_RIGHT)) {
cubePos.X += 0.1;
} else if(appReceiver.isKeyDown(KEY_LEFT)) {
cubePos.X -= 0.1;
}
cubeNode->setPosition(cubePos);
Entrada
smgr->drawAll();
guienv->drawAll();
Render
driver->endScene();
} else {
device->yield();
}
}
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Delta time
• Para conseguir una velocidad constante debemos conocer el
incremento de tiempo de cada fotograma (delta time)
• Podemos calcularlo de la siguiente forma
u32 then = device->getTimer()->getTime();
while (device->run()) {
if (device->isWindowActive()) {
const u32 now = device->getTimer()->getTime();
const f32 dt = (f32) (now - then) / 1000.f;
// Actualizar y dibujar escena en función de dt
then = now;
} else {
device->yield();
}
}
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Animaciones
• Podemos añadir animaciones a los nodos del grafo
• Encontramos distintos tipos de animaciones
• Todas ellas heredan de ISceneNodeAnimator
Movimiento en círculo, línea recta, spline
Rotación del objeto
Animación de textura
Eliminación
Colisiones
• Se crean a partir del scene manager y se añaden a los nodos
ISceneNodeAnimator *animator =
smgr->createRotationAnimator(vector3df(1.f,0.f,0.f));
cubeNode->addAnimator(animator);
animator->drop();
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Detección de colisiones
• Un tipo especial de animación es la de colisión
• ISceneNodeAnimatorCollisionResponse • Necesita dos elementos
• Geometría del mundo con la que colisionará (triangle selector)
• Zona (elipsoide) de nuestro nodo que entrará en colisión
• En primer lugar debemos crear el triangle selector del mundo
ITriangleSelector *world =
smgr->createTriangleSelector(
escenario->getMesh(),
escenario);
escenario->setTriangleSelector(world);
world->drop();
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Maya de la que
obtener la
geometría
Nodo en cuya
posición se situa
la maya
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Meta triangle selector
• Si queremos comprobar colisiones con varios nodos podemos
crear un meta triangle selector
• Agrupa la geometría de varios nodos
IMetaTriangleSelector *world = smgr->createMetaTriangleSelector();
ITriangleSelector *selector1 =
smgr->createTriangleSelector(sceneNode1->getMesh(), sceneNode1);
sceneNode1->setTriangleSelector(selector1);
world->addTriangleSelector(selector1);
selector1->drop();
ITriangleSelector *selector2 =
smgr->createTriangleSelector(sceneNode2->getMesh(), sceneNode2);
sceneNode2->setTriangleSelector(selector2);
world->addTriangleSelector(selector2);
selector2->drop();
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Animador de colisiones
• Aplicamos animador de colisiones a uno de nuestros nodos
ISceneNodeAnimator *anim =
smgr->createCollisionResponseAnimator(
escenario->getTriangleSelector(),
cubeNode,
vector3df(1.5,1.5,1.5),
vector3df(0,-10,0),
vector3df(0,0,0));
cubeNode->addAnimator(anim);
anim->drop();
• El animador de colisiones permite
• Aplicar gravedad
• Conocer los datos de la colisión
• Saltar (jump)
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Geometría del
mundo
Nodo en cuya posición
comprueba colisiones
Radio del elipsoide
alrededor del centro
de nuestro nodo
Vector gravedad
Desplazamiento del centro
del elipsoide respecto al
centro del nodo
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Cámara FPS
• Se proporciona una cámara con comportamiento FPS
• Implementa ya el control con teclado y ratón
• Sólo tenemos que añadirla al grafo de la escena
ICameraSceneNode *camera = smgr->addCameraSceneNodeFPS();
• Podemos añadirle un detector de colisiones con gravedad
ISceneNodeAnimator* anim =
smgr->createCollisionResponseAnimator(
world, camera,
vector3df(1,2,1),
vector3df(0,-10,0),
vector3df(0,2,0));
camera->addAnimator(anim);
anim->drop();
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Trazado de rayos
• Podemos también detectar colisiones mediante trazado de rayos
• Útil para saber si estamos apuntando hacia un objeto
• Es necesario que los nodos tengan un triangle selector asignado
previamente para poder detectar la colisión con ellos
ISceneCollisionManager* cm = smgr->getSceneCollisionManager();
vector3df intersection;
triangle3df hitTriangle;
ISceneNode * selectedSceneNode =
cm->getSceneNodeAndCollisionPointFromRay(
ray,
Tipo
Parámetros de
intersection,
line3d
salida
hitTriangle);
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Referencias
• Página web de Irrlicht
• Tutoriales, ejemplos, referencia de la API, wiki
• http://irrlicht.sourceforge.net
• Irrlicht 1.7 Realtime 3D Engine Beginner's Guide
• Johannes Stein, Aung Sithu Kyaw
• Packt Publishing
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¿Preguntas...?
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