WARP 2.0 Digital 04.pdf

DirectX  Visual C++  3ds max  OpenGL

NR 04 (14) MARZEC 2006

WARP 2.0 Digital 04 03/2006

„Jeżeli jakiś technologiczny cud jest

możliwy, człowiek go dokona.

Tak, jakby leżało to w jego naturze…”

major Kusanagi

Ghost in the Shell

Witajcie!

w numerze:

WARP 2.0 Digital

Nr 04 (14) marzec 2006

Oto co zawiera

czwarty numer

cyfrowego

wydania WARP 2.0 Digital. Już w zasadzie

standardowo jest to sześć zróżnicowanych

artykułów. Wszyscy zainteresowani

programowaniem znajdą tym razem same

kontynuacje działów z poprzednich numerów.

Numer otwiera Direct3D, następnie kolejna

porcja informacji na temat STL i dalsza część

kursu programowania C++. Dla entuzjastów

przenośnych konsol zamieściliśmy kolejny

artykuł na temat programowania GameBoy

Advance.

Direct 3D

Zespół BCT

Piotr Besta (matsuoka)

Daniel Besta (rabban)

Marcin Chaszczewski (dark soul)

Adam Sawicki (regedit)

Karol Kuczmarski (xion)

Adres redakcji:

ul. Niepodległości 1c/1

66-440 Skwierzyna

STL - Standard Template Library

e-mail:

blackcatwarp@o2.pl

Internet:

www.warp.arx.pl

Z kolei dla graﬁków (i nie tylko) traﬁa się

niezła gratka. W numerze zamieszczamy

wywiad z Eoin’em Colgan’em, artystą

pracującym obecnie w Electronic Arts.

Oprócz tego trzecia część warsztatu w którym

pracujemy nad troopersem - tym razem

tworzymy teksturę. Pozdrawiamy!

C++ Zone

Redakcja nie odpowiada za treść ogłoszeń

i reklam. Materiałów nie zamówionych nie

zwracamy. W przypadku publikacji, zastrzegamy

sobie prawo do skrótów. Wszystkie użyte znaki

ﬁrmowe i towarowe są zastrzeżone przez ich

właścicieli i zostały użyte wyłącznie w celach

informacyjnych.

redakcja warp

GameBoy Advance

Wszelkie prawa zastrzeżone. Żaden fragment

niniejszej publikacji nie może być w całości lub

we fragmentach kopiowany i powielany bez

zgody wydawcy.

38 The Art of Eoin Colgan

Redakcja dołożyła wszelkich starań, aby

zawarte w czasopiśmie informacje były

rzetelne i kompletne. Nie bierze jednak żadnej

odpowiedzialności za ich wykorzystanie, ani

za związane z nimi ewentualne naruszenia

praw patentowych czy autorskich. Autorzy nie

ponoszą także żadnej odpowiedzialności za

potencjalne szkody wynikłe z wykorzystania

informacji zawartych w niniejszym czasopiśmie.

okładka WARP 2.0 Digital 04

Dr. No Soldier L1, autor: Eoin Colgan

GoldenEye: Rogue Agent, © Electronic Arts

43 Trooper - malowanie tekstury

▲Ghost in the Shell (1995), © Manga Entertainment Inc.

WARP 2.0 Digital 04 (14) 03/2006

Direct3D

N ajważniejszym obiektem w Direct3D jest urządzenie. To w nim są metody, które

pozwalają na zmianę różnych ustawień oraz rysowanie, jak również na tworzenie

innych potrzebnych obiektów. Tworząc urządzenie wybieramy tryb graﬁ czny, w jakim

będzie pracować nasza gra. Kiedy już mamy ten obiekt, możemy rozpocząć działanie

pętli powtarzając cykl obliczania i rysowania.

niepowodzenia

– makra

FAILED(hr). Jeśli

chciałbyś zrealizować

obsługę błędów w swoim

kodzie również poprzez zwracanie

przez funkcje wartości tego typu, do

sygnalizowania powodzenia zwracaj wartość

S_OK, a błędu – E_FAIL.

W itaj w drugiej części mojego kursu Direct3D.

Miesiąc temu rozpoczęliśmy omawianie

budowy szkieletu (ang. framework ) gry.

Większość czasu zajęła nam jednak nauka

Windows API konieczna, aby utworzyć puste

okno. Teraz, kiedy już mamy je utworzone,

możemy rozpocząć naukę samego Direct3D.

W tym numerze zobaczymy, jak utworzyć tzw.

urządzenie oraz jak działa gra nieustannie

przeliczając i odrysowując nowe klatki w pętli.

odrysować się na ekranie.

powodzenie lub niepowodzenie operacji,

którą funkcja miała wykonać. Do testowania

powodzenia takiej wartości możesz używać

makra SUCCEEDED(hr), a do testowania

Spójrz na listing 1a . Zadaniem

funkcji CreateDevice jest stworzenie

obiektu urządzenia, a zadaniem funkcji

DestroyDevice – jego usunięcie. Obiekt ten

przechowywany jest w zmiennej m_pDev

typu LPDIRECT3DDEVICE9 (lub inaczej

IDirect3DDevice9*). Utworzenia dokonuje

metoda CreateDevice wywoływana z obiektu

m_pD3D, który utworzyliśmy w pierwszej

części kursu.

Tak więc wszystkie funkcje składowe

obiektów DirectX będą zwracały wartość typu

Listing D3D-1.1a Tworzenie i usuwanie urządzenia.

01: void CFramework::CreateDevice ()

02: {

03: D3DPRESENT_PARAMETERS PresentParams;

04: GeneratePresentParams ( &PresentParams ) ;

05:

06: HRESULT hr;

07:

08: hr = m_pD3D->CreateDevice ( D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, m_hWnd,

09: D3DCREATE_HARDWARE_VERTEXPROCESSING, &PresentParams, &m_pDev ) ;

10: if ( SUCCEEDED ( hr )) return ;

11: hr = m_pD3D->CreateDevice ( D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, m_hWnd,

12: D3DCREATE_MIXED_VERTEXPROCESSING, &PresentParams, &m_pDev ) ;

13: if ( SUCCEEDED ( hr )) return ;

14: hr = m_pD3D->CreateDevice ( D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, m_hWnd,

15: D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, &PresentParams, &m_pDev ) ;

16: if ( SUCCEEDED ( hr )) return ;

17: } // end CreateDevice

18:

19: void CFramework::DestroyDevice ()

20: {

21: m_pDev->Release () ;

22: m_pDev = 0;

23: } // end DestroyDevice

Urządzenie

Mamy stworzone okno Windows.

Możemy utworzyć w nim obiekt

zwany urządzeniem (ang. device ). To

najważniejszy obiekt w całym Direct3D.

Będzie nam potrzebny do wykonywania

praktycznie wszystkich operacji graﬁ cznych i

dostęp do niego będzie potrzebny każdemu

obiektowi naszej gry, który będzie potraﬁ ł

Urządzenie

Metoda ta zwraca wartość typu HRESULT.

Podobnie zresztą, jak wszystkie metody

wszystkich obiektów Direct3D. Taka jest

bowiem zasada w całej technologii COM,

a biblioteka DirectX łączy się z kodem

w C++ właśnie za jej pomocą. Typ ten

jest po prostu pewną liczbą oznaczającą

WARP 2.0 Digital 04 (14) 03/2006

Direct3D

HRESULT do sygnalizowania błędu. Jeśli

funkcja ma zwrócić jakąś wartość – tak jak

funkcja CreateDevice ma zwrócić wskaźnik

do utworzonego urządzenia – musi to zrobić

poprzez jeden ze swoich parametrów. Takie

zwrócenie wartości przez parametr nazywane

jest parametrem wyjściowym i realizowane

jest za pomocą przekazania parametru przez

wskaźnik. Ta technika powinna być Ci znana

z nauki samego programowania w języku

C++. Zwróć uwagę, że w tym konkretnym

przykładzie funkcja ma zwrócić wskaźnik.

Jako ostatni parametr, CreateDevice oczekuje

więc wskaźnika do wskaźnika – wartości typu

IDirect3DDevice9** .

dokładnym omówieniem ich wszystkich.

właśnie umożliwiał zmianę ustawień podczas

działania. Szczegóły poznamy później.

nieprzyjemnym i niezdrowym ustawieniem

najniższym – 60 Hz. Tymczasem najnowsze

normy mówią, że ergonomiczna praca z

komputerem możliwa jest dopiero powyżej 85

Hz, a dzisiejsze monitory „wyciągają” nawet

120 Hz i więcej. To prawda, że czym większa

częstotliwość odświeżania, tym szybciej

monitor się zużywa. Jednak zdrowie oczu jest

zdecydowanie ważniejsze i dlatego należy

zawsze ustawiać do pracy częstotliwość ok.

85-100 Hz, a we własnych grach najlepiej

dawać ją do wyboru razem z rozdzielczością.

Zanim jednak zaczniemy, chciałbym zwrócić

uwagę na jedną rzecz. Każde z tych ustawień

to w zasadzie wybór jednej z możliwości.

Wyboru tego można dokonać na sztywno

ustalając np., że gra ma pracować zawsze

w jednej rozdzielczości, ma mieć wyłączony

anti-aliasing itd. lub można dać wybór

użytkownikowi. Powstaje pytanie, kiedy warto

to robić i w przypadku których ustawień?

Odpowiedzi trzeba sobie udzielić samemu

stosownie do konkretnej gry oraz… naszego

zapału do tworzenia specjalnego okna

konﬁ guracji :)

Warto wspomnieć też, że jeśli będziemy

chcieli pracować na pełnym ekranie,

rozdzielczości i innych parametrów nie

możemy wybrać zupełnie dowolnie. Istnieje

konkretna lista trybów dostępnych na danej

karcie graﬁ cznej – zestawów rozdzielczości,

częstotliwości odświeżania oraz formatu

piksela. Jej pozycje można wyliczyć

stosując funkcje GetAdapterModeCount i

EnumAdapterModes interfejsu IDirect3D9.

Ustawienia wyświetlania

Pierwsze dwa pola struktury

D3DPRESENT_PARAMETERS

– BackBufferWidth i BackBufferHeight typu

UINT, to odpowiednio szerokość i wysokość

podana w pikselach. Urządzenie będzie

posiadało bufor o takich wymiarach. Jeśli

wybierzemy tryb pełnoekranowy, te wartości

powinny stanowić poprawną rozdzielczość,

jaką chcemy ustawić (np. 800 na 600). Jeśli

program będzie działał w oknie, to mogą być

w zasadzie dowolne wartości. My ustawiamy

je zawsze na wymiary obszaru roboczego

(ang. client area) okna naszej aplikacji, ale

wcale nie musi tak być. Jeśli jednak wymiary

bufora nie będą zgodne z wymiarami okna,

wypełniający je obraz będzie rozciągnięty.

Pole BackBufferFormat typu D3DFORMAT

to format bufora, czyli sposób reprezentacji

pikseli w pamięci. Format ma bezpośredni

związek z głębią kolorów, czyli tym, co

ustawiamy we właściwościach ekranu jako

High Color czy True Color (16 bitów, 24 bity,

32 bity). Podobnie jak wyżej – jeśli będziemy

pracowali na pełnym ekranie, trzeba tu

wpisać poprawny format, który może być na

danej karcie graﬁ cznej, na danym monitorze

i przy danej rozdzielczości ustawiony. Jeśli

natomiast planujemy pracować w oknie,

dawniej musielibyśmy podać format zgodny

z formatem aktualnie ustawionym w systemie

Windows. W obecnej wersji DirectX nie jest

to już konieczne. Piksele będą automatycznie

konwertowane. Proponuję

wpisać tu po prostu

wartość

D3DFMT_

A8R8G8B8.

Oznacza

ona, że na

każdy piksel

przeznaczone

będą 4 bajty

– po

Listing D3D-1.1b Określenie parametrów prezentacji.

01: void CFramework::GeneratePresentParams ( D3DPRESENT_PARAMETERS *pp )

02: {

03: pp->BackBufferWidth = m_Settings.m_uiWidth;

04: pp->BackBufferHeight = m_Settings.m_uiHeight;

05: pp->BackBufferFormat = D3DFMT_A8R8G8B8;

06: pp->BackBufferCount = 1;

07: pp->MultiSampleType = D3DMULTISAMPLE_NONE;

08: pp->MultiSampleQuality = 0;

09: pp->SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;

10: pp->hDeviceWindow = m_hWnd;

11: pp->Windowed = !m_Settings.m_bFullScreen;

12: pp->EnableAutoDepthStencil = false ;

13: pp->AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_UNKNOWN;

14: pp->Flags = 0;

15: pp->FullScreen_RefreshRateInHz =

16: ( m_Settings.m_bFullScreen ? m_Settings.m_uiRefreshRate : 0 ) ;

17: pp->PresentationInterval = D3DPRESENT_INTERVAL_IMMEDIATE;

18: } // end GeneratePresentParams

Do tej metody trzeba przekazać szereg

parametrów, które deﬁ niują podstawowe

ustawienia wyświetlania. Będzie tam

miejsce na wybranie rozdzielczości ekranu

i wielu innych ustawień znanych z opcji

konﬁ guracyjnych występujących często

w grach. Kilka z nich przekazanych jest

bezpośrednio jako parametry tej funkcji.

Jednym z parametrów jest wskaźnik do

struktury D3DPRESENT_PARAMETERS.

Ta struktura opisuje pozostałe ustawienia i

do wypełnienia jej pól napisałem specjalną

funkcję – GeneratePresentParams ( listing

1b ). Jak widać, tych pól jest naprawdę sporo.

Nie martw się jednak – zajmiemy się teraz

Wybór ten może się bowiem odbywać

poza grą – w osobnym programie bądź

w osobnym oknie podczas uruchamiania

gry. Wtedy zmiana konﬁ guracji zmusza

użytkownika do zakończenia rozgrywki i

ponownego uruchomienia całej aplikacji.

Lepszym rozwiązaniem jest umożliwienie

konﬁ guracji w samej grze, bez konieczności

jej restartowania. Ponieważ ustawienia te

podajemy tworząc urządzenie, taka zmiana

zmusi nas do usunięcia i ponownego

utworzenia urządzenia. Jednak inne dane

gry – np. dźwięki czy kolekcja potworów

– może pozostać w pamięci. Dlatego warto

pisać gry w ten sposób. Nasz szkielet będzie

Pole o długiej nazwie FullScreen_

RefreshRateInHz typu UINT to częstotliwość

odświeżania ekranu. W przypadku pracy

w trybie okienkowym koniecznie trzeba

tu wpisać 0. Jeśli chcemy przełączyć

się na pełny ekran, należy podać pewną

częstotliwość. W tym miejscu warto

wspomnieć, że wiele gier pozwalając

nawet zmienić rozdzielczość, zupełnie

ignoruje przy tym zagadnienie wyboru

częstotliwości odświeżania i ustawia ją na

wartość domyślną. Owocuje to najczęściej

WARP 2.0 Digital 04 (14) 03/2006

Ustawienia wyświetlania

Pierwsze dwa pola struktury

Direct3D

(ang. front buffer ) – aktualnie pokazywany

i pewna liczba tylnich (ang. back buffer ). To

pole mówi o ilości buforów tylnich. Wszystkich

będzie więc w sumie zawsze o jeden więcej.

Powstaje teraz pytanie, ile buforów ustawić?

Wybór w zasadzie sprowadza się do decyzji,

czy warto stosować dwa bufory, czy też

wystarczy tylko jeden. Istnieje między tymi

ustawieniami drobna różnica. Jeśli włączymy

synchronizację pionową (będzie o niej mowa

niżej), a nasza gra skończy rysowanie klatki w

buforze tylnim, karta będzie musiała poczekać

na jego przełączenie aż do powrotu plamki

na monitorze. Jeśli gra w tym czasie nie

wykonuje jakiś swoich obliczeń, tylko chce

rysować już kolejną klatkę, musi poczekać.

D3DMULTISAMPLE_NONE oraz 0.

w tym przypadku z buforami obrazu. Nie

potrzebujemy dostępu do już namalowanych,

ponieważ w każdej klatce będziemy

odrysowywali cały ekran od początku.

Pole SwapEffect typu D3DSWAPEFFECT

określa sposób wymiany bufora

przeznaczonego do prezentowania na

ekranie. To może być wartość jednej z kilku

dopuszczalnych stałych. My wybierzmy po

prostu D3DSWAPEFFECT_DISCARD. Jest

to wybór najbardziej optymalny i najszybszy.

Angielskie słowo discard (porzucić) występuje

w DirectX często i oznacza, że chcemy

mieć dostęp do jakiegoś zasobu wyłącznie

do zapisu i pozwalamy mu na porzucenie

starej zawartości, gdyż nie potrzebujemy

jej nigdy odczytywać. Dzięki temu DirectX

może stosować bardziej optymalne metody

dostępu do tego zasobu. Tak też dzieje się

jednym

na każdą

składową, w tym na

kanał alfa.

Pole hDeviceWindow typu HWND to po

prostu uchwyt okna, w którym ma zostać

utworzone nasze urządzenie. My podajemy

główne i jedyne okno naszej aplikacji. Nic nie

stoi jednak na przeszkodzie, aby przy lepszej

znajomości Windows API utworzyć własną

kontrolkę (podokno) i w niej osadzić Direct3D,

pozostałą część okna aplikacji przeznaczając

na inne rzeczy, np. na kontrolki graﬁcznego

interfejsu użytkownika. Dzięki temu można

napisać funkcjonalny edytor do świata gry.

Pole BackBufferCount typu UINT to

liczba tylnich buforów. Aby zrozumieć jego

znaczenie, trzeba w tym miejscu poznać

sposób wyświetlania graﬁki w grach. Spójrz

na rysunek 1 . Zawsze podczas działania

komputera jest tak, że procesor w swoim

tempie rysuje kolejne klatki animacji, a

tymczasem karta graﬁczna, niezależnie

od tego, wysyła te 60, 85 czy 100 razy na

sekundę do monitora. Gdyby więc rysowanie

odbywało się w tej samej pamięci, która jest

pokazywana, użytkownik widziałby kolejno

rysujące się obiekty albo dostawał obraz

właśnie w tych momentach, w których nie jest

jeszcze do końca narysowany.

Jako programista nie musisz

jednak o tym pamiętać ani się tym

zajmować. To blokowanie dokonane

zostania automatyczne. Po prostu

jedna z funkcji Direct3D nie zwróci

sterowania aż do odpowiedniego

momentu. Ten szczegół nie jest

jednak aż tak istotny, dlatego nam

wystarczy tutaj ustawienie wartości

oznaczającej jeden bufor - 1.

Dlatego rysowanie w grach działa inaczej.

Buforów zawierających tablicę pikseli

obrazu jest w pamięci karty graﬁcznej kilka.

Podczas gdy jeden z nich jest pokazywany

na monitorze (ten wskazywany czerwoną

strzałką), gra rysuje następną klatkę w

drugim buforze. Potem następuje szybka

zamiana. Nic jednak nie musi być kopiowane.

Wystarczy poinstruować kartę, żeby od tej

chwili na monitor wysyłała obraz z drugiego

bufora. Od tej chwili gra zacznie rysowanie

kolejnej ramki obrazu w tym pierwszym.

Tą operację przełączenia pokazywanego

aktualnie bufora stary DirectDraw nazywał

ﬂip. Obecnie kryje się ona pod wywołaniem

funkcji Present , którą zobaczymy później.

Następne pola – MultiSampleType

typu D3DMULTISAMPLE_TYPE i

MultiSampleQuality typu DWORD

– odpowiedzialne są za anti-

aliasing. Jeśli zostanie włączony,

krawędzie rysowanych obiektów

będą wygładzane i nie będzie

widać „schodków” przy ukośnych

liniach. Niestety, jednocześnie

spada wydajność i to w stopniu

trudnym do zaakceptowania. Dlatego

moim zdaniem nie warto włączać

tej opcji. Oczywiście, można dać

użytkownikowi wybór. Ja jednak

proponuję, dla uproszczenia,

wybrać wartości odpowiednio

Tak więc istnieje zawsze jeden bufor przedni

Rys. 1 Sposób rysowania graﬁki w grach, z wykorzystaniem przedniego i tylnego bufora. Tworzą one przełączany

łańcuch wyświetlania (ang. swap chain ).

WARP 2.0 Digital 04 (14) 03/2006

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: