Présentation de GobLim - Informatique Graphique Moteurs 3D temps réels Guillaume Gilet
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GobLim
G.Gilet
Informatique Graphique
Moteurs 3D temps réels
Présentation de GobLim
Guillaume Gilet
Guillaume.Gilet@unilim.fr
2012-2013
GobLim
Moteurs 3D, en général G.Gilet
Programme type
I Initialisation
I Une boucle principale
I Affichage de la scène
I Détection et traitement des interactions de l’utilisateur
I Mécanismes propres au jeu (I.A., physique,règles...)
I Mise a jour des positions/etats des entités
GobLim
Moteurs 3D, en général G.Gilet
Affichage de la scène
I Calcul des informations globales à la scène (lumières,
ombres...)
I Pour chague objet 3D :
I Préparation du pipeline (matrices, communication
CPU-GPU...)
I Envoi de la géométrie dans le pipeline
I Remise en état du pipeline
I Calcul post-processing
GobLim
GobLim G.Gilet
GobLim
I Moteur 3D développé au sein de l’équipe SIR
I OpenGL 4.+ et OpenGL 3.2
I Windows, Linux et (avec difficulté encore) MacOSX
I 2010 - Encore en développement
Principe
I Proposer une surcouche à la technique
I Automatiser chargements, managements des objets OpenGL
I Optimisation de mémoire (CPU et GPU)
I Permettre de réaliser facilement une idée/test/shader
I But : Développer une collection de méthodes de rendu
indépendants
GobLim
GobLim G.Gilet
Dépendances
GLFW (optionnel : interface)
I Interface et gestion des fenêtres
I Gestion des interactions
http ://www.glfw.org/
GLEW (optionnel : management OpenGL sous Windows)
I Initialisation des extensions/fonctions OpenGL
http ://glew.sourceforge.net/GLEW
GLM (Pour se simplifier les math)
I Utiliser les types et fcontions GLSL en C/C++
http ://glm.g-truc.net/GobLim
Interface (GLFW) G.Gilet
Principe
I Initialisation du programme (extensions openGL, création de
fenêtre, contexte)
I Boucle principale
I Gère l’affichage
I Gère les interactions utilisateurs
I Tant que la fenêtre est ouverteGobLim
Interface G.Gilet
Initialisation
GLFW
I Initialisation de l’interface
I glfwInit()
I Creation de la fenêtre
I glfwOpenWindow()
I Diverses options (titre, présence du curseur, clavier, buffers...)
I Définition des fonctions callbacks
I Fonctions appelées par GLFW
I En fonction des évènements (utilisateurs ou non)
I glfwSetCharCallback() dans le cas de caractères
I glfwSetKeyCallback() pour les touches spéciales
http ://www.glfw.org/GobLim
Interface G.Gilet
Boucle principaleGobLim
Interface G.Gilet
Boucle principale
I Draw() : Affichage de l’écran
I Appel à render() de la classe
EngineGLGobLim
Interface G.Gilet
Boucle principale
I Draw() : Affichage de l’écran
I Appel à render() de la classe
EngineGL
I glfwSwapBuffers() : Echange les
buffers d’affichageGobLim
Interface G.Gilet
Boucle principale
I Draw() : Affichage de l’écran
I Appel à render() de la classe
EngineGL
I glfwSwapBuffers() : Echange les
buffers d’affichage
I Evènement : Action utilisateur
I Fonctions callback
I void GLFWCALL OnChar(int c,int
action)
I avec c le caractère
I action
∈ [GLFW_PRESS,GLFW_RELEASE]
I Mécanisme identique pour la
souris, la fenêtre...GobLim
Interface G.Gilet
Boucle principale
I Draw() : Affichage de l’écran
I Appel à render() de la classe
EngineGL
I glfwSwapBuffers() : Echange les
buffers d’affichage
I Evènement : Action utilisateur
I Fonctions callback
I void GLFWCALL OnChar(int c,int
action)
I avec c le caractère
I action
∈ [GLFW_PRESS,GLFW_RELEASE]
I Mécanisme identique pour la
souris, la fenêtre...
Pas de commande OpenGL dans l’interfaceGobLim
classe Engine G.Gilet
Classe Engine
I Le coeur du moteur 3D
I Gère l’affichage, la création de la scène, l’interaction avec le
GPU...
I Une fonction initScene()
I Création de la scène (Modèles 3D (ModelGL), entités
(Node), méthodes de rendu...)
I Paramètres OpenGL (couleur de fond, tests de profondeur...)
I Une fonction render()
I Nettoyage des buffers
I Collecte des Node du graphe
I Appel de la fonction render() des Node
I C’est ici qu’on va travaillerGobLim Les scène 3D G.Gilet classe Scene I Gère le graphe de scène I Graphe de Node I Une racine (root) I Un ensemble de manager de ressources I Gère liste des modèles 3D, Nodes... I Contient une Camera Utilisation de Scene I C’est un singleton I Des constructeurs/destructeurs privés I Utiliser Scene : :getInstance()
GobLim
G.Gilet
Gestion des Node
I Chaque Node identifié par un nom
I Creation des Node au vol
I Dans Scene : Un manager de Node
I Dans Scene : Node* getNode(name)
Gestion des ModelGL
I Un manager de ModelGL
I Chaque ModelGL identifié par un nom
I Creation des ModelGL au vol
I Dans Scene : Un manager de ModelGL
I Dans Scene : ModelGL* getModel(string name)GobLim
Les entités 3D G.Gilet
class Node
I Entité 3D : Les objets de la scène
I Regroupe une géometrie (Model), une méthode de
rendu(Material) et un repère 3D(Frame)
I Des fonctions setModel(Model*) et setMaterial(Material*)
Classe ModelGL (hérite de Model)
I Gestion d’un modèle géométrique (stocké au format .obj)
I Création de Vertex Buffer Object (VBO) sur le GPU
I Une fonction drawGeometry()
I Envoie la géométrie dans le pipeline graphiqueGobLim
Méthode de rendu G.Gilet
Un MaterialGL
I Correspond à une méthode de rendu
I Charge des GLProgram et un GLPipelineProgram
(m_ProgramPipeline)
I Deux pointeurs vp et fp sur des GLProgram
I Une fonction render()
I Envoyer les informations nécessaires aux GLProgram
I Activer notre objet pipeline (bind() de GLPipelineProgram
I Envoyer la géometrie (drawGeometry() de Node
I Desactiver le pipeline (release() de GLPipelineProgramGobLim
Un Pipeline Program G.Gilet
Un GLPipelineProgram
I Les étapes programmables du pipeline graphique
I Pointe sur les GLProgram utilisés pour une exécution du
pipeline
I Nécessite au moins un Vertex program et un Fragment
program
I Changement dynamique des GLProgram utilisés à chaque
étape (vertex,fragment...)
I Lié en mémoire graphique
I Une fonction d’activation ( bind()) et de désactivation (
release())GobLim
Les programs (shaders) G.Gilet
Plusieurs GLProgram
I Peut être de plusieurs type (Vertex, Fragment...)
I Un shader lu dans un fichier
I Compilé et lié (inscrit en mémoire graphique) séparement
I Possède un espace en mémoire graphique pour ses variables
globales
I Contient un manager de variables
I Convention de nom : NomFichier-VS.glsl : Vertex Shader
I Convention de nom : NomFichier-FS.glsl : Fragment ShaderGobLim
Communication avec le GPU G.Gilet
En OpenGL < 3.0
I Mode direct
I A chaque frame :
I Activer le program
I Envoyer les informations au GPU (glUniform...)
I Contraintes et envoi d’information
GobLim (OpenGL 4+)
I Accès direct à la mémoire graphique (DSA)
I Chargement arbitraire
I Pointeurs sur la mémoire graphique
I Pour chaque GLProgram : Un manager de variables GPU :
GLUniformManager* uniforms()GobLim
Communication avec le GPU G.Gilet
Principe
I Demander au manager un pointeur sur la mémoire graphique
I Un type GPUVariable : GPUvec3,GPUmat4,GPUfloat...
I Des fonctions GPUvec3* getGPUvec3(name), GPUmat4*
getGPUmat4(name)
I avec name le nom de la variable dans le shader correspondant
I Une fonction Set() pour charger en mémoire graphique
Exemple : Matrice de transformation/projection (MVP)
I Dans le Material PremierTP :
I Une GPUVariable* : GPUmat4* ModelViewProj ;
I Lors de l’initialisation, récupération du pointeur mémoire
graphique :
I ModelViewProj = vp->uniforms()->get("MVP") ;
I Lors de l’affichage, envoi des informations :
I ModelViewProj->Set(...) ;GobLim
La caméra G.Gilet
Classe Camera
I Le point de vue du rendu
I Permet d’effectuer la projection
I Contient une matrice de projection et un repère (Frame)
I Définition d’une projection
I Orthographique : setOrthographicProjection()
I Perspective : setPerspectiveProjection() et setFrustum()
I Une fonction de placement (lookAt())
I Des fonctions de déplacement spécifiques
(translate(),rotate())
I Une caméra doit être "‘liée"’ è la scène (link())Vous pouvez aussi lire
