Go3D! A 3D Graphics Engine Carlos Tosin. Divisão Estrutura dividida em 4 componentes Core (46 classes) Áudio (4 classes) Script (4 classes) Renderer (37.

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1 Go3D! A 3D Graphics Engine Carlos Tosin

2 Divisão Estrutura dividida em 4 componentes Core (46 classes) Áudio (4 classes) Script (4 classes) Renderer (37 classes)

3 Componente - Core Implementação de serviços básicos da engine Engine Environment Gerenciamento de memória Gerenciamento de mensagens Mecanismo de log Gerenciamento de janela e eventos RTTI – Runtime Type Information Serialização de objetos Streaming Utilitários Estruturas de Dados

4 Componente – Core Engine Environment Ambiente de execução da engine Ponto de entrada para a engine Fornece acesso aos componentes da engine É único durante toda a execução Suporte à arquivo de configuração

5 Componente – Core Gerenciamento de Memória Smart Pointers Ponteiros Inteligentes Previnem memory leaks Controlam as referências a determinado objeto e fazem sua destruição de forma automática Macros para substituir operadores “new” e “delete” As macros gravam a linha e o arquivo onde a memória foi alocada: NEW() e DESTROY() Exibição de informações sobre memória alocada

6 Componente – Core Gerenciamento de Mensagens Fila de mensagens Mensagens padrão + Mensagens de Usuário

7 Componente – Core Mecanismo de Log Suporta logs de informações e erros Dispositivos de logs Console Arquivo

8 Componente – Core Gerenciamento de Janela e Eventos Suporte à criação de janelas Suporte à eventos de mouse e teclado Utiliza a Win32 API

9 Componente – Core RTTI – Runtime Type Information Informações sobre tipos de objetos em tempo de execução Criação de objetos através de strings representando o seu nome

10 Componente – Core Serialização de Objetos Suporte à serialização de objetos em arquivo Os objetos podem ser salvos em disco e recuperados posteriormente em memória, da maneira como estavam dispostos na época da gravação

11 Componente – Core Streaming Suporte a streaming em arquivo (leitura e gravação)

12 Componente – Core Utilitários Biblioteca matemática Contador de FPS Parser de linha de comando Medição de tempo

13 Componente – Core Estruturas de dados Array (dinâmico) Implementação própria Lista Lista encadeada, implementação própria Map (chave, valor) Adapter para o Map do STL Fila Utiliza a lista Pilha Utiliza a lista String Adapter para a String do STL

14 Componente – Áudio Suporte a sons wave Implementação da camada de áudio em OpenAL (www.openal.org)www.openal.org

15 Componente – Script Suporte a leitura de arquivos de script Implementação da camada de scripts em Lua (www.lua.org)www.lua.org

16 Componente – Renderer Implementação da camada gráfica da engine, feita em OpenGL (www.opengl.org)www.opengl.org Modelos 3D Texturas Bounding Volumes Texto Viewport, Projeção e Câmera Primitivas gráficas básicas Iluminação Conceitos específicos da Go3D! Engine Global States Hierarquia de representação de cena

17 Componente – Renderer Modelos 3D Suporte ao carregamento de modelos MD2 com textura O programador não precisa conhecer a estrutura do formato MD2 A malha de triângulos é convertida para as estruturas da engine

18 Componente – Renderer Texturas Suporte a texturas em formato BMP O carregamento de imagens é feito através da biblioteca utilitária do OpenGL para plataforma Win32 Atribuição de diversos parâmetros para texturas

19 Componente – Renderer Bounding Volumes Suporte à bounding box É possível adicionar o bounding box na cena como forma de auxílio no debug

20 Componente – Renderer Texto Escrita de textos 2D na tela Suporta fontes instaladas no Windows Parâmetros: cor, posição, negrito, itálico, sublinhado, riscado Implementação utilizando Win32 API + OpenGL

21 Componente – Renderer Viewport, Projeção e Câmera Viewport Criação de uma viewport na janela da aplicação Projeção Ortogonal Perspectiva Câmera Representação de câmera em mundo 3D

22 Componente - Renderer Primitivas Gráficas Básicas Tipos de primitivas Pontos Tamanho Suavização Linhas Aberta / Fechada Contínua / Descontínua Espessura Padrão da linha

23 Componente - Renderer Primitivas Gráficas Básicas Malha de triângulos Para desenho de objetos mais complexos Os vértices possuem cor, posição, normal e coordenadas de textura Utilitário para geração de objetos básicos (um box, por exemplo)

24 Componente - Renderer Iluminação Suporte à luz ambiente Os objetos da cena podem ter materiais associados, informando como reagem à luz Cálculo das normais

25 Componente - Renderer Global States Informações que alteram a renderização final, mas que são independentes dos vértices que formam os objetos 4 tipos Shading Material Wireframe Culling

26 Componente - Renderer Hierarquia de Representação de Cena Uma cena é representada através de uma árvore As geometrias são nós-folha das árvores Os outros nós podem conter geometrias ou outros nós A varredura na árvore ocorre de cima para baixo (atualizando as transformações) e de baixo para cima (atualizando os bounding volumes) Global states podem ser associados aos nós A geometria possui toda a informação final de renderização

27 Detalhes da Implementação Foi desenvolvido um SDK da engine Arquivo LIB para ser linkado com o projeto que vai fazer uso da engine Arquivos de cabeçalho (.h) necessários DLLs necessárias para a execução Exemplos de utilização das funcionalidades da engine Documentação (toda a API da engine está documentada) Códigos-fonte

28 Detalhes da Implementação Aplicações que usam a engine Instalação do SDK Go3D.h Go3D.lib DLLs (Go3D.dll + …) Em nenhum momento o programador utiliza chamadas específicas de OpenGL, Win32 API, Lua, OpenAL ou STL O programador pode extender qualquer funcionalidade da engine Funciona para aplicações Win32 ou Console

29 Detalhes da Implementação Design Patterns utilizados (GoF) Behavioral Patterns Observer Template Method Creational Patterns Factory Method Prototype Structural Patterns Adapter Composite

30 Considerações Finais Altamente desafiador Evoluí em programação C++ Conheci APIs, ferramentas e técnicas novas Uma engine completa tem muito mais recursos, mas acredito que consegui cumprir o objetivo que eu tinha com esse trabalho