Equipe: Carlos Maciel Elias Colleto Gustavo Hagenbeck Ítalo Macedo

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1 Equipe: Carlos Maciel Elias Colleto Gustavo Hagenbeck Ítalo Macedo
Telmo Filho Thyago Cassimiro Vinícius de Oliveira

2 Introdução OGRE Motor gráfico orientado a objeto (orientado à cena);
Facilitar o desenvolvimento de aplicações gráficas; Licença GPL; Qualidade e eficiência;

3 Introdução Orientado à cena Grafo da cena:
“The scenegraph is an object-oriented structure that arranges the logical and often (but not necessarily) spatial representation of a graphical scene.” (1) Organizar objetos em cenas; Transformações; Hierarquia; Otimização; Preparação;

4 Introdução Questões Técnicas Implementação: C++ Abstração
Biblioteca utilizada (OpenGL, Direct3D) Simplicidade Não suporta física, áudio, porém é de simples uso;

5 Introdução Facilidade Tratamento de classes de vetores e matrizes
Gerenciamento de memória Adicionar plugins Toolkits variados Áudio Física Gerenciador de componentes Scripting Language Gerenciamento de cenas (grafo de cenas);

6 Introdução Flexibilidade
Compatível com a maioria dos Sistemas Operacionais (SO); Portabilidade Facilmente exportável (3D Studio Max, Maya, Blender, LightWave, Milkshape, Sketchup…);

7 Introdução Comunidade Amplamente difundida;
Muitos frameworks disponíveis; Alta produtividade;

8 Características de produtividade
Interface simples e fácil de usar orientada a objetos feita para minimizar o esforço necessário para renderizar cenas em 3D, e ser independente de implementações de 3D, exemplo: Direct3D/OpenGL. Framework de exemplo extensiva permite você colocar seu aplicativo para rodar rápido e fácil. Requisitos comuns como manejo de render states, spatial culling, mexendo com transparências são feitas para você automaticamente, te poupando tempo precioso. Design limpo e organizado com documentação completa de todas as classes da engine. Comprovado, engine estável usada em vários produtos comerciais.

9 Suporte a plataformas e 3D APIs
Características Suporte a plataformas e 3D APIs Suporte a Direct3D e OpenGL. Suporte a Windows (todas as principais versões), Linux e Mac OSX. Compila no Visual C++ e Code::Blocks no Windows. Compila no GCC 3+ no Linux / Mac OSX (usando XCode).

10 Suporte a Material / Shader
Características Suporte a Material / Shader Poderosa linguagem de declaração de materiais te permite manter os materiais fora de seu código. Suporta Vertex e Fragment programs (shaders), tanto programas em baixo-nível escritos em assembler, e programas em alto-nível escritos em Cg, DirectX9 HLSL, ou GLSL e provê suporte automático para várias constantes comuns como matrizes de worldview, informações de estado de luz e object space eye position, etc. Suporta todos os operadores de função fixa como multitexture e multipass blending, geração de coordenada de texturas e modificação, operações de alpha e cores independentes para hardware não-programável ou para materiais de baixo custo. Suporta efeitos com vários "passes", com interação se necessário. Suporte para múltiplas técnicas de materiais significa que você pode fazer efeitos alternativos para uma grande variedade de placas e o OGRE automaticamente usa o que é melhor suportado.

11 Suporte a Material / Shader
Características Suporte a Material / Shader Suporte a Material LOD (Level of Detail, ou Nível de Detalhe), permite que seus materiais possam reduzir o custo de acordo com o quão distantes eles ficam. Carregar texturas de arquivos PNG, JPEG, TGA, BMP ou DDS, incluindo formatos incomuns como texturas 1D, texturas volumétricas, cubemaps e texturas comprimidas (DXT/S3TC). Texturas podem ser providas em tempo real por plugins, por exemplo uma alimentação de vídeo. Suporte a texturas projetivas fácil de usar.

12 Características Meshes (Malhas)
Formatos de malhas flexíveis são aceitos, separação dos conceitos de vertex buffers, index buffers, vertex declarations e buffer mappings. Biquadric Bezier patches para superfícies curvadas. Malhas progressivas (LOD), geradas manualmente ou automaticamente. Agrupamento de geometria estática.

13 Características Animação
Suporte sofisticado de animação por esqueletos. Combinação de várias animações com pesos variáveis. Skinning com peso de "bones" multiplos/variáveis. Pipelines de skinning em software ou hardware com compartilhamento de buffer inteligente. Controle de bones manual. Modos de interpolação configurável, troca de precisão por velocidade. Suporte de animação de formas flexiveis. Morph animation para aplicativos onde você deseja fazer simples combinações lineares entre formatos. Pose animation para animação de superfícies modernas, permitindo combinar várias poses com pesos variáveis ao longo de uma timeline, por exemplo expressão / formas da boca para fazer animações faciais. Ambas as técnicas podem ser implementadas em hardware ou software dependendo do suporte de hardware.

14 Características Animação
Animação de SceneNodes para caminho de câmeras e técnicas similares, usando interpolação de spline quando necessário. Trilhas de animação genéricas podem aceitar objetos plugáveis para te possibilitar animar qualquer parâmetro de qualquer objeto ao longo do tempo.

15 Características de Cena
Administração flexível de cenas, altamente customizável, vinculada a nenhum tipo de cena. Use classes pre-definidas para organização das cenas se elas servem ou então coloque sua próprias subclasse para ganhar total controle sobre a organização das cenas. Vários plugins exemplo demonstram várias formas de manipulação da cena específica para um particular tipo de layout (ex: BSP, Octree). Gráfico de cena hierárquico; nodes permitem objetos serem anexados uns aos outros e seguir o movimento movimento dos outros, estruturas articuladas e etc. Várias técnicas de renderização de sombras, tanto técnicas modulativas como aditivas, stencil e texturizadas, cada uma altamente configuável e tomando total vantagem de qualquer aceleração de hardware disponível. Características de consulta de cena.

16 Características Efeitos Especiais
Sistema de "Compositor", permitindo efeitos de postprocessing em tela-cheia serem definidos fácilmente, via scripts se desejado. Sistema de Partículas, incluindo emissores extensíveis, affectors e renderizadores (customizável através de plugins). Sistemas podem ser definidos em scripts de texto para fácil modificação. Uso automático de "particle pooling" para máxima performance. Suporte á Skyboxes, Skyplanes e Skydomes, muito fácil de usar. Billboarding para sprites. Ribbon trails (rastro) Objetos transparentes administrados automaticamente (ordem de renderização e depth buffer todos já configurados para você).

17 Outras Características
Infraestrutura comum de resources para administração de memória e carregar de arquivos comprimidos (ZIP, PK3). Arquitetura de plugins flexível permite a engine ser estendida sem precisar recompilar. 'Controllers" te permitem organizar valores derivados entre objetos de forma fácil, ex: mudar a cor de uma nave baseado nos escudo restante. Debugging memory manager para identificar vazamento de memória (memory leak). ReferenceAppLayer provê um exemplo de como combinar o OGRE com outras libraries, por exemplo ODE para colisão e física. XMLConverter para converter formatos eficientes em binário para/de arquivos XML.

18 Arquitetura

19 Arquitetura Root É o primeiro objeto a ser criado e o último a ser destruído. É o ponto de entrada do sistema OGRE. Através dele pode-se configurar e acessar todo o sistema. Objetos importantes do sistema tais como SceneManager e RenderSystem são referenciados a partir de Root.

20 Arquitetura SceneManager
É responsável por organizar o conteúdo da cena. É o SceneManager que cria e gerencia todas as câmeras, objetos móveis, luzes e materiais (propriedades da superfícies de objetos). Envia a imagem a ser processada para o RenderSystem. Através dele nós e objetos móveis podem ser criados e acessados: SceneManager::createLight() / getLight(); SceneManager::createSceneNode() / getSceneNode(); SceneManager::createCamera() / getCamera();

21 Arquitetura RenderSystem
Classe abstrata que define a interface OGRE e a API 3D. Responsável pela execução de comandos de renderização e configura opções da API gráfica utilizada. Não deve ser acessada diretamente. Exceto quando se necessita criar múltiplas janelas de renderização, ou quando se deseja acessar dados presentes apenas no RenderSystem.

22 Arquitetura Entity É uma instância de um objeto móvel na cena.
Possui uma malha geométrica associada (mesh). Pode-se utilizar várias entities referenciando um mesmo mesh. São criadas através do método SceneManager::createEntity(), passando como parâmetro um nome para a entidade e o nome do arquivo .mesh. Cada Entity tem um Material que pode ser modificado através do método subEntity::setMaterialName(), proporcionando uma aparência diferente ao Mesh que originou.

23 Arquitetura SceneNode
Tem como função agrupar entidades, luzes, câmeras e objetos associados e armazenar informações relativas a posição, orientação e escala destes dentro da cena. Toda entidade deve estar associada a um SceneNode para se tornar visível. Existe uma hierarquia de SceneNode, cuja raiz pode ser acessada através do método SceneManager::getRootSceneNode(). Para criar nós filhos utiliza-se o método SceneNode::CreateChildSceneNode(). Pode-se aplicar transformações espaciais às entidades associadas a cada SceneNode e seus filhos. Pode-se realizar uma busca por SceneNode através do método: sceneManager->getSceneNode(“nomeDoSceneNode”).

24 Arquitetura Camera Representa um ponto de vista da cena.
É simbolicamente representado como um nó com propriedade de Frustum. Essa propriedade representa uma área restrita de visualização, com atributos como campo de vista (ângulo de abertura), relação entre altura e largura, planos que delimitam o volume de visualização (near plane e far plane). Possui também orientação e posição, podem ser alteradas dinamicamente. Câmeras são criadas através do SceneManager associando a um nome.

25 Geometria Vérticies e materiais Meshes e sub-meshes
Entities e sub-entities Hardware buffers

26 Vértices e Materiais Dados 3d são representados através de “indexed face sets”, que é feito por um array de vértices e um array de índices. Isso permite que os vértices sejam processados apenas uma vez Para renderizar é preciso descrever como utilizar esses dados, é aí que entram os materiais (eg relacionar textura e com coordenadas de textura)‏ Materiais podem ser vistos como “programas” que recebem dados de vértices e índices

27 Materiais Definem grande parte da renderização
Precisa ser bem trabalhado quando se quer portabilidade. É preciso fornecer diferentes maneiras de se obter um mesmo efeito, a fim de que uma delas seja compatível com a plataforma/placa de vídeo São uma lista de técnicas. Uma técnica consiste em um ou mais passos. OGRE faz otimizações para reduzir a troca de contexto e garantir a ordem correta para, por exemplo, efeitos de transparência

28 Meshes e sub-meshes Meshes: são unidades lógicas que representam objetos, ex: carro, personagem, robô. Facilitam a manipulação e renderização de objetos. São compostos por diferentes partes cada uma com diferentes materiais Sub-Meshes: Essas partes são os Sub-Meshes, que são atômicos, contém apenas dados de vértice/índice e têm um único material. Meshes armazenam outras informações como métodos para renderização de sombras, grupo de recursos, status, etc.

29 Entities Materiais mudam com frequencia, mantendo os dados de vertice/indice (ex: vários carros numa corrida)‏ Entities são ponteiros para Meshes, mas podem sobrepor os materias das Sub-Meshes, através das Sub-Entities que existem para cada Sub-Mesh Entities guardam informaçoes de como o mesh aparece na cena. Como: flags (ex: se é visível ou não), bounding box, fila (ray query)‏

30 Entities

31 Sub-Entities Sub-entity estão relacionadas com sub-mesh.
Possuem seu próprio material Ao terem seu material alterado apenas uma Entity sofrerá mudança, ao passo em que uma sub-mesh é alterada, várias Entitys sofrerão mudanças.

32 Hardware Buffers Dados de vértice e índice são representados através de uma das formas mais eficientes, chamada de “mecanismo de estado da arte”. No caso, significa utilizar Hardware Buffers. È uma área de memória RAM fora do núcleo do sistema, geralmente é a vídeo RAM. São eficientes porque limitam a transferência entre a CPU e a GPU, e fazem com que os dados estejam mais próximos do local de uso. São muito menos flexíveis e que memória do sistema, e em alguns casos geram duplicação de dados (eg colisão)‏ São muito menos flexíveis que a memória RAM

33 Exemplo Ninja é um Mesh Corpo é um sub-mesh Espada é um sub-mesh

34 Scripts Definição: Arquivos de texto que servem como meio alternativo ao código fonte para a criação de recursos pelo engine. Initialization Scripts Faz o carregamento dos plugins, auto-preenchimento das opções de configuração e definição de caminhos para os recursos utilizados pela aplicação. “plugins.cfg”, “ogre.cfg” e “resources.cfg” Plugins.cfg => Localiza a pasta onde estarão localizados os plugins listados desse arquivo. Ogre.cfg => Localiza pastas e arquivos compactados que possuem mais arquivos de scripts. Resources.cfg => Contém os valores configurados mais recentemente pelo usuário.

35 Scripts Particle Scripts
Scripts de partículas permitem que sejam definidos sistemas de partículas para serem instanciados no código, sem ser necessário codificar as próprias configurações no código-fonte, permitindo mudanças rápidas. Sistemas de partículas definidos em scripts são usados como modelos e muitos sistemas podem ser criados a partir deles em tempo de execução.

36 Scripts Particle Scripts
Scripts de sistemas de partículas são carregados em tempo de inicialização pelo sistema: por default ele procura em todos os locais de recursos comuns por arquivos com a extensão “.particle” e os processa. Uma vez processados, o código pode instanciar sistemas baseados nos scripts.

37 Scripts Particle Scripts Exemplo de script de partículas:
// A sparkly purple fountain Examples/PurpleFountain { material Examples/Flare2 particle_width 20 particle_height 20 cull_each false quota 10000 billboard_type oriented_self

38 Scripts // Area emitter emitter Point { angle 15 emission_rate 75 time_to_live 3 direction velocity_min 250 velocity_max 300 colour_range_start colour_range_end } // Gravity affector LinearForce { force_vector force_application add } // Fader affector ColourFader { red -0.2 green blue } }

39 Scripts Overlay Scripts
Scripts de superposição oferecem a habilidade de definir superposições em um script que pode ser reusado facilmente. Eles também são carregados e processados em tempo de inicialização, quando o sistema procura por arquivos de extensão “.overlay”.

40 Scripts Overlay Scripts Exemplo de Overlay Scripts
// The name of the overlay comes first MyOverlays/ANewOverlay { zorder 200 container Panel(MyOverlayElements/TestPanel) { // Center it horizontally, put it at the top left 0.25 top 0 width 0.5 height 0.1 material MyMaterials/APanelMaterial // Another panel nested in this one container Panel(MyOverlayElements/AnotherPanel) { left 0 width 0.1 material MyMaterials/NestedPanel } } }

41 Scripts Font Definition Scripts
OGRE usa fontes baseadas em texturas. A forma final de uma fonte é um objeto Material gerado pela fonte e um conjunto de informações de coordenadas de texturas de “glyph”(caracter).

42 Scripts Font Definition Scripts
Existem duas formas de usar fontes em OGRE: Criar uma textura de fonte usando um pacote de arte ou uma ferramenta de criação de fontes. Fazer o OGRE gerar uma textura de fonte baseada em uma fonte truetype.

43 Scripts Font Definition Scripts
Os arquivos de definições de fontes “.fontdef” são buscados, carregados e processados em tempo de inicialização e seu formato básico é: <font_name> { type <image | truetype> source <image file | truetype font file> ... ... custom attributes depending on type }

44 Ambientes de desenvolvimento
Eclipse NetBeans Code::Blocks DevC++ Visual C++

45 Ambientes de desenvolvimento
Eclipse Requisitos Ogre4J ou Ogre4Eclipse

46 Ambientes de desenvolvimento
NetBeans Requisitos Ogre4J

47 Ambientes de desenvolvimento
Eclipse + CDT Requisitos Eclipse C/C++ Development Tools MinGW MSYS OgreSDK

48 Ambientes de desenvolvimento
Code::Blocks Requisitos MinGW OgreSDK para Code::Blocks

49 Ambientes de desenvolvimento
DevC++ Requisitos Versão Ogre DevPak

50 Ambientes de desenvolvimento
Visual Studio Requisitos Microsoft Platform SDK(PSDK) OgreSDK

51 Ambientes de desenvolvimento
Conclusões Linguagens Perl PureBasic Python Ruby Java C++

52 Facilidades Geração de Sombras; Render-to-Texture; Mouse Picking;

53 Geração de Sombras Stencil Additive; Stencil Modulative;
Texture Modulative;

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55 Render-to-Texture Renderiza cenas em texturas que são utilizadas em materiais para torná-los reflexivos.

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57 Mouse Picking Seleção de objetos da cena utilizando o mouse;
O Picking padrão implementado no OGRE detecta os objetos com base no AxisAlignedBox dos objetos.

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59 Exemplos de uso Por ter... Maior qualidade no resultado da renderização; Ferramenta gratuita sobre GPL e Ogre unrestricted use; Boa taxa de quadros na renderização; Flexibilidade; Escalabilidade; Amplo campo de atuação

60 Publicações Simulação de ambientes de trabalho através de RV

61 Publicações Desenvolvimento de aplicações de realidade aumentada para Pocket PC

62 Publicações Ah sim... E jogos, claro!

63 Referências [1] [Anon], [no date]. Scene-graphs [online].
Disponível em: Acessado em: Maio de 2008