Das zweite Spiel

1. Das zweite Spiel Universität zu Köln Institut für Historisch-Kulturwissenschaftliche Informationsverarbeitung Prof. Dr. Manfred Thaller AM 3 Übung: Softwaretechnologie II Teil 1: Simulation und 3D-Programmierung WS 2011/2012 Dennis Kiewning

2. Waffen richten sich automatisch auf ihr Ziel aus Nicht alle Waffen unterstützen Auto-Aiming Wenn Waffexy Auto-Aiming unterstützt: Element BOOL m_bAutoAim= True/False erweitern der Methode CShip::Fire

3. CShip::Fire //Wenn Auto-Aim eingeschaltet ist und die Waffe es unterstützt, wird der Laserstrahl auf das Ziel ausgerichtet. if(m_bAutoAim && m_pType->apWeaponType[iWeapon]->bAutoAim){ if(m_iTarget != -1) { // Zielvektor berechnen vAimAt = tbComputeAimingVector(m_vPosition, m_pGame->m_aShip[m_iTarget].m_vPosition, m_pGame->m_aShip[m_iTarget].m_vVelocity, m_pType->apWeaponType[iWeapon]->fLaserSpeed); // Je nach Sensorenschaden wird diese Position leicht geändert. vAimAt += tbVector3Random() * tbFloatRandom(0.0f, 100.0f * (1.0f - m_fSensorsEfficiency)); // Den Winkel zwischen der z-Achse des Schiffs und dem Zielpunkt berechnen fAngle = tbVector3Angle(tbVector3Normalize(vAimAt - m_vPosition), m_vZAxis); // Wenn der Winkel zu groß ist, funktioniert Auto-Aim nicht. if(fabsf(fAngle) <= TB_DEG_TO_RAD(m_pType->apWeaponType[iWeapon]->fMaxAutoAimAngle)) { // Den Laserstrahl auf den neuen Zielpunkt ausrichten pProjectile->LookAt(vAimAt); } } }

4. - Verhalten der Schiffe definieren Es soll immer Kurs auf sein aktuelles Ziel nehmen (Keine Flucht) Es soll immer sofort feuern Es soll bei Treffern Ausweichmanöver durchführen Es soll trotz möglicher Kollisionen ausweichen Es soll angreifende Schiffe als neues Ziel markieren

5. Kurs auf das Ziel nehmen Mittelwert aus allen Projektilgeschwindigkeiten und Waffenpositionen bilden Die Funktion tbComputeAimingVector bestimmt den Zielpunkt des Schiffs CShip::Control // Mittelwerte berechnen vWeapons /= (float)(iNumWeapons); fWeaponSpeed /= (float)(iNumWeapons); // Punkt berechnen, auf den gezielt werden muss, um das gegnerische // Schiff treffen zu können vAimAt = tbComputeAimingVector(RelToAbsPos(vWeapons), pTarget->m_vPosition, pTarget->m_vVelocity, fWeaponSpeed);

6. 2. Feuern Ein Schiff feuert dann, wenn die Distanz zum Zielpunkt kleiner oder gleich 2500 Einheiten ist Laserwaffen: Wenn der Winkel zum Ziel klein genug ist wird gefeuert Raketen: Es muss eine Mindestentfernung von 300 Einheiten vorliegen CShip::Control // Ab 2500 Einheiten fängt das Schiff mit dem Feuern an fDistance = tbVector3Length(vAimAt - m_vPosition); if(fDistance <= 2500.0f && pTarget->m_fExplosionCountDown == 0.0f)

7. 2. Feuern • Unterscheiden ob es sich um Laser- oder Raketenwaffen handelt • // Jede Waffe durchgehen • for (int w = 0; w < m_pType->iNumWeapons; w++) • { • if(m_pType->apWeaponType[w]->bIsLaserWeapon) • { • // Unterstützt die Waffe Auto-Aiming und ist der Winkel klein genug? • if((m_pType->apWeaponType[w]->bAutoAim && m_bAutoAim && fabsf(fAngle) <= • TB_DEG_TO_RAD(m_pType- >apWeaponType[w]->fMaxAutoAimAngle)) || • (!m_pType->apWeaponType[w]->bAutoAim && fabsf(fAngle) <= TB_DEG_TO_RAD(10.0f))) • { • Fire(w); • } • } • else • { • // Raketen werden abgefeuert, wenn das Ziel eine Mindestentfernung von 300 Einheiten hat • oder der Winkel sehr klein ist. • if(fDistance > 300.0f || fabsf(fAngle) <= TB_DEG_TO_RAD(10.0f)) Fire(w);

8. 3. Ausweichmanöver bei Treffern • Ausweichmanöver nur über einen bestimmten Zeitraum • Variable m_fEvasiveManeuvers dient als Countdown • // Wenn das Schiff Ausweichmanöver durchführt, lenkt es wild. • if(m_fEvasiveManeuvers > 0.0f) • { • m_vSteering.x += 2.0f * sinf(m_pGame->m_fTime * 0.25f + tbFloatRandom(-0.1f, 0.1f)); • m_vSteering.y += 2.0f * cosf(m_pGame->m_fTime * 0.25f + tbFloatRandom(-0.1f, 0.1f)); • m_vSteering.z += tbFloatRandom(-1.0f, 1.0f); • m_fThrottle = sinf(m_pGame->m_fTime); • // Count-Down • m_fEvasiveManeuvers -= fTime; • }

9. 4. Ausweichmanöver bei drohender Kollision • Entfernung anderer Schiffe berechnen • Verringert sich die die neue Entfernung droht eine Kollision • m_fEvasiveManeuvers-Variable wird ein Zufallswert zwischen 2 und 3 zugewiesen • if (fNextDistance < (m_pType->pModel->GetBoundingSphereRadius() + • pShip->m_pType->pModel->GetBoundingSphereRadius()) * 2.0f • && fNextDistance < fDistance) • { • // Ausweichmanöver! • m_fEvasiveManeuvers = tbFloatRandom(2.0f, 3.0f); • } • 5. Wechseln des Ziels • Wird ein Schiff beschossen, soll es sein Ziel auf das Schiff des Angreifers wechseln • In der Klasse CProjektile wird dazu die Variable m_FiredBy auf einen Zufallswert gesetzt (0-20)

10. - Flammen und Explosionen werden mit Hilfe einzelner Sprites dargestellt • - Klasse tbParticleSystem bietet dazu ein komplettes Partikelsystem • - Jeder Partikel wird durch folgende Angaben beschrieben: • Lebenszeit • Start-Sprite und End-Sprite-Typ • Position und Bewegungsvektor sowie Reibungsfaktor • Start und Endgröße • Start und Endfarbe • Startrotation und Endrotation • Neue Instanz von von tbParticleSystem anlegen und mit der Init-Methode initialisieren • (der man dann die maximale Anzahl der Partikel übergibt) • Jeder neue Frame ruft die Move-Methode auf (die alle Partikel bewegt) • Zum rendern wird der Methode AddToSpriteEngine ein Zeiger auf die Klasse der Sprite-Engine • übergeben • - Über die Methode AddParticle werden Partikel hinzugefügt

11. - Die Klasse tbSkyBox • 1. Cube-Map laden die mit der SkyBox verwendet werden soll • Aufrufen der Init-Methode einer mit new erzeugten tbSkyBox–Instanz (Texturen als Parameter) • Aufruf der Render-Methode rendert die Skybox • Licht und Nebel • CGame::Render werden Richtungslicht der Sonne erstellt und eingesetzt • Zusätzlich werden Render-States für Nebel gesetzt: weit entfernte Schiffe erscheinen dunkler • if(m_pSkyBox != NULL) • { • // Sky-Box rendern • m_pSkyBox->Render(m_vCameraPos); • } • // Nebel einstellen (damit weit entfernte Objekte dunkler werden, bevor sie aus dem Sichtbereich geraten • D3D.SetRS(D3DRS_FOGENABLE, TRUE); • D3D.SetRS(D3DRS_FOGVERTEXMODE, D3DFOG_LINEAR); • D3D.SetRS(D3DRS_FOGCOLOR, tbColor(0.0f, 0.0f, 0.0f)); • D3D.SetRSF(D3DRS_FOGSTART, 4000.0f); • D3D.SetRSF(D3DRS_FOGEND, 5000.0f);

12. Galactica besitzt mehere Kameramodi • enum ECameraMode • { • CM_COCKPIT, // Sicht aus dem Cockpit • CM_CHASE, // Jagdkamera • CM_FREECHASE, // Freie Jagdkamera • CM_FRONTCHASE, // Jagdkamera von vorne • (…) • }; • Methode CGame::SetupCamera setzt die Kamera • // Position, Blickpunkt, Nach-Oben-Vektor und Blickfeld je nach Kameramodus setzen • switch(m_CameraMode) • { • case CM_COCKPIT: • // Die Kamera befindet sich im Cockpit. Wo das liegt (relativ zum Schiff), ist in der Variablen vCockpitPos • der SShipType-Struktur gespeichert. • m_vCameraPos = m_pPlayer->RelToAbsPos(m_pPlayer->m_pType->vCockpitPos); • m_vCameraLookAt = m_vCameraPos + m_pPlayer->m_vZAxis; • m_vCameraUp = m_pPlayer->m_vYAxis; • m_fFOV = TB_DEG_TO_RAD(70.0f); • break;

13. Für das Cockpit kommt ein 3DModell zum Einsatz • Die Datei COCKPIT.TBM wird mit CGame::Load in die Variable tbModel*CGame::m_ CockpitModel geladen • tbResult CGame::RenderCockpit(float fTime) • { • // Wenn das Schiff des Spielers zerstört ist, wird kein Cockpit mehr gerendert. • if(!m_pPlayer->m_bExists) return TB_OK; • // Radar rendern • RenderRadar(fTime); • // Cockpitmodell rendern • tbDirect3D& D3D = tbDirect3D::Instance(); • D3D.SetTransform(D3DTS_WORLD, tbMatrixTranslation(m_pPlayer->m_pType->vCockpitPos • + tbVector3(0.0f, -10.0f, 5.0f) + m_pPlayer->m_vCockpitShaking) * m_pPlayer->m_mMatrix); • m_pCockpitModel->Render();

14. Informationen über das eigene und das als Ziel erfasstes Schiff • Status des Auto-Aimings (ein/aus eigenes Schiff) • Schaden aller Systeme • Aufladung und Munitionsvorrat der Waffen (eigenes Schiff) • Schub (eigens Schiff) • Geschwindigkeit beider Schiffe und Entfernung zum Zielschiff • Schildenergie • Waffenenergie (eigenes Schiff) • Anzeigen werden durch Aufrufen der Methode tbFont::DrawText angezeigt • g_pGalactica->m_pFont2->Begin(); • // Radarreichweite anzeigen • sprintf(acText, "Radar: %.0f", m_fRadarRange); • g_pGalactica->m_pFont2->DrawText(tbVector2(0.025f, 0.92f), acText, TB_FF_RELATIVE | TB_FF_RELATIVESCALING); • // Auto-Aim-Status anzeigen • sprintf(acText, m_pPlayer->m_bAutoAim ? "Auto-Aim ein" : "Auto-Aim aus"); • g_pGalactica->m_pFont2->DrawText(tbVector2(0.025f, 0.95f), acText, TB_FF_RELATIVE | TB_FF_RELATIVESCALING);

15. Ziel: • 1. Das gerade erfasste Schiff soll durch ein Fadenkreuz markiert werden. • 2. Fadenkreuz für Waffen ohne Auto-Autoaiming • Problem: • Nur die dreidimensionale Position des Ziels ist bekannt. Zum rendern wird • allerdings die zweidimensionale Position (Bildschirmkoordinaten) benötitgt • Lösung: • Den Zielpunkt mit dem Produkt der Sicht- und Projektionsmatrix transformieren

16. Die Klasse tbDraw2D bietet Methoden zum zeichnen von Pixeln, Linien, Rechtecken und Kreisen • z.B • Funktion: Setpixel • Beschreibung: Setzt einen Pixel • Parameter: Koordinaten und Farbe des Pixels • Funktion: Drawline • Zeichnet eine Linie • Parameter: Start- und Endkoordinaten sowie Farbe der Linie • pDraw1->SetPixel(10,10 pDrawl->MakeRGB(255,0,0)), // roter Pixel • pDraw1->SetPixel(30,50 pDrawl->MakeRGB(255,0,0)), // grüner Pixel • pDraw1->SetPixel(80,20 pDrawl->MakeRGB(255,0,0)), // blauer Pixel • pDraw1->DrawLine(0,0,100,100, pDrawl->MakeRGB(255,255,255)), // Weiße Linie

17. Den Radar zeichnen: • 1. Die tbDraw2D-Klasseninstanz die zum Zeichnen der Radartextur verwendet werden soll, • wird in tbDraw*CGame::m_pRadar gespeichert • 2. In CGame::Init wird die Instanz erstellt, nachdem das Cockpitmodell geladen wurde • // Cockpitmodell laden • m_pCockpitModel = new tbModel; • if(m_pCockpitModel->Init("Data\\Cockpit.tbm", "Data\\")) ; • // Zeichenklasse für die Radartextur erstellen • m_pRadar = new tbDraw2D; • if(m_pRadar->Init((PDIRECT3DTEXTURE9)(m_pCockpitModel->GetEffects()[2].apTexture[0]), 0)) ;

18. Zum verwenden von Sound werden die tbDirectSound und tbSound-Klasse verwendet • Sound der Waffen abhängig von ihrer Gattung • Sound der Waffen wird zu einem Teil der SWeaponType-Struktur: • tbSound*SWeapon::pLauncherSound • Geladen werde alle Sounds in der Methode CGame::LoadWeaponTypes • // Abschusssound laden • pType->pLauncherSound = new tbSound; • if(pType->pLauncherSound->Init(pType->acLauncherSound, • DSBCAPS_STATIC | DSBCAPS_LOCDEFER | • DSBCAPS_CTRL3D | DSBCAPS_CTRLFREQUENCY | • DSBCAPS_MUTE3DATMAXDISTANCE, • DS3DALG_HRTF_FULL, 16))

19. Die Benutzeroberfläche wird durch die Klasse tbGUI repräsentiert • Ein Spiel benötigt immer nur eine Instanz dieser Klasse. Die Initialisierung erfolgt • durch die Iint-Methode • Bedienelemente: • Klasse: tbGUIFrame Bedienelement: Rahmen (Fenster) • Klasse: tbGUIText Bedienelement: Einfacher Text • Klasse: tbGUIImage Bedienelement: Bild (Textur) • Klasse: tbGUIButton Bedienelement: Knopf mit Beschriftung • Klasse: tbGUICheckBox Bedienelement: CheckBox mit Beschriftung • Klasse: tbGUIRadioBox Bedienelement: RadioBox mit Beschriftung • Klasse: tbGUIInput Bedienelement: EingabeFeld • Klasse: tbGUIList Bedienelement: Listenfeld

20. Der Rahmen: • Ein Rahmen wird durch die Methode tbGUi::CreateFrame erstellt • Parameter: • - Int iID: ID des zu erstellenden Rahmens • - Int iPage: Nummer der Seite, auf welcher der Rahmen erzeugt werden soll • - tbVector2 vPosition: Position der linken oberen Ecke des Rahmens • - tbVector2 vSize: Breite und Höhe des Rahmens

21. Texte: • Ein Text wird durch die Methode tbGUi::CreateText erstellt • Parameter: • - Standard: Int iID, Int iPage, tbVector2 vPosition, tbVector2 vSize • - char* pcText: darzustellender Text • - tbColor Color: Farbe des Textes • - tbVector2 vTextsize: Größe des Textes

22. Texte: • Ein Bild wird durch die Methode tbGUi::CreateImage erstellt • Parameter: • - Standard: Int iID, Int iPage, tbVector2 vPosition • - tbVector2 vSize : Größe des Bildes • - tbColor Color: Farbe des Bildes • tbVector2 vTopLeftTex tbVector2 vBottomRightTex: Texturkoordinaten für die linke obere und • rechte Ecke untere Ecke des Bildes

23. In CMainMenu::Load wird eine Instanz der tbGUI-Klasse erstellt und initialisiert • Die Liste der Schiffstypen wird erstellt: Jeder Schiffstyp wird durchgegangen und erhält einen • neuen Eintrag • Als Eintragstext dient der Name des Schiffs und als Datenzeiger ein Zeiger auf dessen SShipType-Struktur • m_pGUI->CreateText(105, 0, tbVector2(250.0f, 110.0f), "Verfügbare Schiffstypen"); • m_pGUI->CreateList(106, 0, tbVector2(250.0f, 140.0f), tbVector2(192.0f, 120.0f), 20.0f); • for(int i = 0; i < pGame->m_iNumShipTypes; i++) • { • ((tbGUIList*)(m_pGUI->GetElement(106)))->AddEntry(pGame->m_aShipType[i].acName, • &pGame->m_aShipType[i]); • }

24. Eine exakte Kollisionserkennung beansprucht bei Modellen mit vielen Dreiecken sehr viel Rechenzeit • Für die Kollisionserkennung werden daher weniger detaillierte Modelle geladen • Die Kollisionsmodelle sind in den Dateien SHIP1C.TBM, SHIP2C.TBM usw. gespeichert • Galactica lädt sie so, dass nur die Daten die man für die Kollisionserkennung braucht berechnet werden • Dementsprechend haben diese dann keine Effekte oder Vertex- und IndexBuffer • Um das Spiel noch weiter zu optimieren: Render-Modelle mit verschiedenen Versionen unterschiedlichen • Detailgrades • - Je nach Entfernung werden entsprechende Modelle geladen

25. Vielen Dank!