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NinestarsHors ligneMembrePoints: 2254 Défis: 22 Message

Windmill : moteur graphique 3D

Posté le 30/09/2016 00:44

Windmill



Bonjour, bonsoir !

Windmill est un moteur graphique 3D pour calculatrices CASIO monochromes.
Ce topic est le journal de bord du projet, il décrit l'avancée étape par étape, jour par jour, depuis la création du projet à aujourd'hui.

Début du projet : juillet 2016
Dernière mise à jour : mars 2019
Dernière démo : jour 22

Un petit brief d'abord :
Windmill est un moteur graphique 3D, il est capable d'afficher des objets définis en trois dimensions.
Le principe de base du moteur graphique est de décomposer en triangles un modèle 3D puis d'appliquer des textures sur ces triangles en gérant l'occlusion.
Sur calculatrice, il n'existe aucune libairie dédiée à le 3D, donc Windmill a été écrit à partir d'une feuille blanche, tout à été réalisé de A à Z.

Jour 1
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Dans la vidéo, j'ai optimisé le moteur graphique pour les murs verticaux. c'est à dire qu'il ne dessine plus des triangles mais des trapèzes, j'ai commencé l'optimisation pour les murs horizontaux récemment.
La bonne nouvelle c'est qu'il reste une grosse marge de progression pour optimiser ces cas particuliers : éviter les flottants, gérer un peu mieux le clipping, le back face culling et éviter un calcul redondant dans la boucle principale.


Jour 2
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Principalement un gros travail sur l'optimisation des murs : la plupart des calculs flottants sont désormais avec des entiers, le clipping est géré (on affiche pas les pixels en dehors de l'écran), des calculs sont simplifiés, et même pour gagner encore quelques fps les textures doivent être tournées de 90°.
Désormais les murs horizontaux peuvent être affichés, et même le plafond noir (avant c'était de la triche juste pour la vidéo...), des textures peuvent être appliquées sur le sol, et on peux construire des objets telle que la caisse ici présente.
Les textures peuvent être changées pendant le jeu, ainsi cela permettra d'afficher des textures animées comme de l'eau par exemple !
Il y a trois types d'objets affichable :
- les murs. De face ou de coté.
- les étages. Il s'agit d'objets plats, par exemple le sol, le paillasson, le haut de la caisse.
- le plafond. C'est un étage optimisé pour le noir.
Tous les objets sont paramètrables, de la taille, la hauteur, la texture que l'on veut.


Jour 3
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Simplement un aperçu de la vue de coté, en fil de fer cette fois parce que je n'ai pas terminé l'algo pour afficher les textures sur les murs.
J'ai déjà la structure de l'algo pour appliquer mes textures, il me reste plus qu'a l'implémenter. Il ressemble à celui que j'ai déjà mais avec une variante. Cependant je vais le reprendre de zéro pour être certain d'optimiser au mieux.
Parce que avec cette vue il y a beaucoup de chose qui changent :
- les textures appliquées sur le sol, au plafond ne sont plus des sprites classiques, elles sont maintenant déformées ce qui implique d'utiliser l'algo "lourd" et pas un simple affichage de sprite zoomé (cf la lib ML_zoom)
- les murs orientés vers le "sud" ne sont plus visible car toujours vu par "derrière" donc plus besoin d'être géré. Ça c'est une bonne nouvelle, mais je ne pense pas que ça puisse compenser le point du dessus.

Donc en conclusion, j'ai peur quand aux performances de l'ensemble fini. Il va arriver un moment où ça risque de coincer.


Jour 4
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GROSSE GROSSE nouveauté ! Comme promis le moteur gère la vue de coté !!
Pour cela j'ai totalement repris mon algo de base pour appliquer les textures sur des triangles avec un bon passage à la moulinette de l'optimisation, et j'ai ainsi multiplié par 11 les performances ! C'est énorme !

La prochaine étape est d'implémenter le Z-buffer pour ne pas voir à travers les murs, et encore un tas d'optimisations...
Et maintenant il n'y a pas de cas particuliers dans l'algo, c'est à dire que je peux tourner la caméra dans tous les sens, afficher des formes dans n'importe quelle position (mais ça ce sera pour une prochaine vidéo )


Jour 5
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Et voilà encore du nouveau ! (Oui ça avance vite )
Maintenant j'ai rajouté le z_buffer qui permet de ne pas afficher les murs sensé ne pas être visible.
Et j'ai rajouté un degré de liberté pour la caméra, ce qui permet de tourner sur soi-même.
Il reste encore un tas de choses à améliorer (meilleur rendu des textures, déplacement de la caméra selon différents repères) et d'optimisations (accès à la vram plus intelligent pour éviter de dessiner du banc si c'était déjà blanc, passage des calculs pour les rotations, les projections et les produits vectoriels en nombres entiers).
Je vais mixer un peu le rendu avec le mode fil de fer pour les murs vu par derrière (qui sont transparents actuellement). J'ai déjà fait quelques test et on se rend mieux compte des volumes !


Jour 6
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J'ai amélioré la qualité du rendu général en jouant sur les décalages de bits de façon plus astucieuse, en simplifiant des opérations et en arrondissant les nombres flottants. Résultat moins de perte à cause d'arrondi et de troncature, les textures sont moins déformées et plus précises.
J'ai encore optimisé mon algorithme pour appliquer les textures, j'étais passé à côté de quelque chose d'énorme, résultat j'ai pu simplifier encore mes calculs pour gagner 35% de performances. Je suis passé de 10 décalages de bit, 17 mults, 9 additions à 7 décalages, 12 mults et 10 additions.

J'ai apporté quelques modifications au z-buffer (qui permet de ne pas afficher les objets caché par d'autres), l'initialisation est plus rapide et il est plus stable car il ne risque pas de d'overflow. Et je ne dessine plus de pixel blanc si c'est la première fois que je dessine sur un pixel puisqu'il était forcement blanc avant.

J'ai rajouté la gestion des viewport, c'est à dire que le rendu peu être dans une fenêtre définie par le programmeur et plus forcement sur l'écran entier. C'est utile si on utilise un ATH qui prend une partie de l'écran ou dans un menu pour afficher un objet 3D dans un coin facilement. Je n'ai pas testé, mais il est théoriquement possible d'afficher deux rendus différents en même temps, un écran splitté pour le multijoueur par exemple


Jour 7
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Il n'y a pas grand chose de nouveau visuellement donc je sors pas de vidéo, mais maintenant que j'ai fini d'opimisé le rendu des textures, j'ai optimisé la transformation des points dans l'espace 3D. J'ai gagné 71% de rapidité depuis le jour 6 ! Entre autres, j'ai précalculé les cos et sin, les coefficients de la matrice de rotation, le tout avec des nombre entiers.
Ce qui me prend du temps en ce moment c'est la structure de mes données, comment faire quelque chose d'efficace et qui permette d'écrire les modèle 3D rapidement à la main. Donc je gère des mini structures toutes faites, des triangles, des rectangles, et peut être d'autres plus tard comme des cylindres.

De plus, j'ai ajouté une fonctionalité qui permet d'appliquer une texture des deux cotés d'un triangles. Mais un problème est apparu, quand deux textures sont trop prochent l'une de l'autre, elle on tendance à se chevaucher, c'est à dire que la texture qui est derrière est affichée par dessus celle de devant...Ici on voit la texture blanche qui passe par dessus le mur de brique (frame 2 à 7)

Ça fait une journée que je cherche le problème. Il vient evidemment du z-buffer, mais la raison du problème est assez floue


Jour 8
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J'ai réussi à repérer l'origine de mon problème après plusieurs longues séances de documentation et de débeugage.
L'utilisation des matrices de projection perspective m'a permis de remapper la coordonnée z de mes points dans l'espace caméra, c'est à dire que maintenant leur coordonnée z à une valeur logique : elle est définie à 0 quand le point est sur le near clipping plane et à 1 sur le far clipping plane. Deux plans que je définie moi même.

Ceci m'a permis de mettre au jour une relation très vicieuse entre mes triangles que je n'avais pas remarqué jusqu'à présent. Je m'explique : dans ma phase de simplification, j'ai remarqué qu'une division était inutile puisque qu'elle se simplifiait dans une multiplication un peu plus loin. Dans le même genre que (A / B) x (C x B) = A x C
Cela n'a pas posé de problème de simplifier, j'ai obtenu exactement le même rendu.
Cependant, et c'est là que c'est vicieux, c'est que, plus tard, en rajoutant mon z-buffer (qui permet de connaître la distance entre mon point et la caméra afin d'afficher uniquement le plus proche), j'ai fabriqué une relation cachée entre mes triangles. En effet ils ne sont plus dessinés independamment puisqu'ils partagent le même z-buffer.
Et comme j'ai utilisé uniquement A et pas A / B et que B varie d'un triangle à l'autre, les données que je rentrais dans mon z-buffer étaient faussent.
Mais comme B varie peu, le problème ne s'est pas montré au premier abort, mais il était bien là !

Maintenant que je comprends l'origine du problème, je vais pouvoir le résoudre. En tout cas, c'était bien tordu et ça m'a bien pris la tête.
Désolé pour ce passage assez technique, mais expliquer l'origine du problème ne peut pas se faire sans


Jour 9
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Et voilà problème réglé ! Enfin, ça m'a pris une journée complète. (j'ai bien perdu 1h sur un copier coller raté et 3h parce que j'avais pas mon café...)
Maintenant le z-buffer est ultra propre ! je maitrise vraiment tout se qui passe. Un bon point pour la stabilité et éviter l'apparition d'artéfactes visuels


Jour 10
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J'ai commencé à modéliser des vrais objets pour voir ce que mon moteur a dans le ventre, et le résultat est renversant !
En définissant toutes les faces du moulin à vent, j'ai pu créer avec une relative simplicité un résultat plus que correct.
D'un point de vue technique, j'ai de nouveau optimisé depuis le jour précédent, en effet j'avais tout "désoptimisé" pour résoudre mon problème. Les fps en temps réel sont affichés dans le coin de l'écran, on voit que pour un modèle aussi riche (30 triangles) la vitesse du rendu est plus que convenable ce qui démontre que ce projet est viable. De plus il me reste quelques points à optimiser, sur le calcul des coordonnées de textures je peux grater pas mal, j'ai deux divisions que je peux transformer en une seule, et quelques autres idées. Donc j'ai encore de la marge, l'objectif étant qu'a terme le rendu soit le plus véloce possible

Sinon on peut remarquer que j'applique des textures sur des triangles dans des positions quelconques (le toit et les pales) et que j'ai ajouté l'option pour afficher une texture différentes de chaque côté d'un triangle (le toit vu par en dessous est noir) et j'ai rajouté un paramètre pour une bonne utilisation des textures sur les triangles (en effet le sprite est un carré à la base).

La prochaine étape est une réorganisation du code, j'ai deux fichiers que je vais réunir en un seul et je vais revoir comment le moteur recoit les objets à afficher. Dans la prochaine vidéo, les pales du moulin tourneront (enfin je l'espère bien )


Jour 11
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Jour 11


Maintenant le moteur peut afficher plusieurs objets différents et les objets dynamiques ! J'ai revu totalement la façon de fournir les objets à afficher au moteur. Maintenant on peut afficher plusieurs objets simultanément, et on peut définir des mouvements pour les objets.


Jour 12
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Jour 12

Après une grande pause, le projet reprend, en fonction de ma disponibilté, plus faible qu'avant, mais toujours présente
Comme je l'avais annoncé, la reprise de mes travaux portent sur l'optimisation, la résolution de bugs, et des changements internes pour les nouveautés à venir.

- nettoyage du fov, la valeur qui correspond à l'angle de vision, c'était un peu au pif avant.

- mise en const des variables de la map : les textures, les objets, les triangles et les rectangles.

- j'ai clarifié la précision des fixed (des nombres entiers utilisés comme des nombres à virgules) pour éviter les débordements, c'est surtout problématique pour les objets lointains, ou très proches car des variables s'approchent des limites d'un int.
Maintenant je suis certain qu'afficher un objet à la taille minimale (de taille 1) ne pose aucuns problèmes.
un cube de côté 1 :


un cube de coté 10, avec à sa droite le cube de coté 1.


(On voit le sol à partir de cette échelle, la distance entre les points est de 10)
L'histoire d'échelle est d'ailleurs très subjective, à combien correspond une taille de 10 si on veut la comparer au monde réel ? J'ai fait la proposition suivante : 1 = 10cm

- j'ai ajouté un repère 3D dans un coin de l'écran, c'est utile pour le debug.

- j'ai sorti la camera de la scène, c'est à dire que j'ai crée une classe juste pour la caméra.

- correction d'un problème dans le z-buffer (un tableau de la taille de l'écran enregistrant la distance des pixels par rapport à l'écran), j'avais un overflow, maintenant c'est tout propre !

- nettoyage divers dans le code


Jour 13
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Jour 13

J'avance lentement, j'ai assez peu de disponibilité depuis 2 semaines...
MAIS ! Windmill avec encore et toujours
J'ai ajouté une fonctionnalité qui manquait depuis un long moment mais qui est pourtant essentielle : l'affichage des triangles devant le plan de clipping...
Explication :
Je parlais plus haut des plans de clipping, le proche et le lointain. Ces deux plans parralèles forment une pyramide avec à son sommet la caméra. Tout ce qui est entre ces plans est affiché. Le problème c'est si un point du triangle est avant le plan proche, jusqu'à présent si un des points avaient une coordonnée en z négative je n'affichais tout simplement pas le triangle.
Pour résoudre celà je tronque ou divise, en fonction des cas (1 ou 2 points devant le plan)

Desormais il n'y a presque plus de cas où des triangles disparaissent


Jour 14
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Jour 14

Le problème de clipping que j'exposais en jour 13 est résolu !
Voici un petit rendu que comment c'était avant et comment c'est maintenant, le triangle (qui est la brique essentielle de tout le reste) est maintenant affichable avec beaucoup plus d'angle. Même quand on est presque dans le mur, il s'affiche correctement.
La texture se déforme légèrement quand on est vraiment proche, c'est dû aux erreurs d'arrondi.
Bonne vidéo


Jour 15
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Jour 15

Une grosse surprise se prépare. Encore quelques soucis en train d'être corrigés et vous allez en prendre plein les yeux promis
En attendant cette semaine j'ai corrigé quelques bêtes erreurs comme un 1204 au lieu d'un 1024.
Changé un tas de chose en interne pour homogénéiser mon code
Les ajouts depuis le jour 13 :

Ajouté une ligne d'horizon (c'est tout bête mais ça rend bien mieux)

Changé les coordonnées des textures, maintenant on définit la taille en pixel en la texture, et la taille dans le monde.
Par exemple un texture de 32x32 peut correspondre à un carré de taille 20x20 (soit 2m carré), ou plus, ou moins c'est au choix.
- En affichant cette texture sur un rectangle de taille 40x40, la texture va automatiquement boucler.
- En renseignant 0x0 en taille réelle, la texture va s'étirer sur son support au lieu de boucler.
C'est très pratique pour répéter des motifs sans avoir à créer un autre rectangle, ou alors pour appliquer une texture sur n'importe quelle surface.

Actuellement j'ai un problème de serpent qui se mort la queue, clipping() doit être executé avant afficher() et afficher() doit être executé avant clipping() sinon j'ai des triangles qui s'effacent à certains moment. Je suis en train de corriger ça, mais c'est un peu casse tête

j'ai une grosse piste d'optimisation, si ça fonctionne j'estime à +30% de fps !



Jour 16
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Jour 16

Désolé si tu es venu sur ce topic en pensant que j'ai enfin lancé LA démo ultime que j'ai vendu au jour 15.
Aujourd'hui c'est résolution de bugs.
J'ai résolu le problème du serpent qui se mort la queue en créant une fonction dédié plus rapide. Le problème était de savoir quelle face du triangle afficher, pour rentrer les dimensions de la textures dans les points.

Le problème que j'ai maintenant est une erreur d'overflow, lorsque la surface du triangle à afficher est trop importante, les nombres prennent des valeurs qui dépassent les limites d'un int (+- 2 milliards) et provoquent des bugs terribles sur l'affichage des textures.

J'ai bien ciblé le problème, je sais exactement quand, comment et pourquoi il se produit, je ne sais juste pas comment le résoudre simplement.
Après 3 soirées gachées à essayer de bricoler un truc, j'ai décidé de faire une autre fonction de clipping.
Cette fois l'objectif n'est pas découpe en plusieurs triangles ceux qui passent derrière la caméra (comme au jour14), mais découper pour n'avoir que les pixel qui sont à l'écran.
Le petit triangle s'affiche sans procblème, le grand à une aire qui overflow et bug visuellement



Jour 17
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Jour 17


Le problème de clipping est résolu !
Pour récapituler, j'ai intégré du clipping sur l'axe devant-derrière pour couper les triangles passant derrière la caméra. Puis j'ai créé une nouvelle fonction pour découper les triangles sur l'axe haut-bas/droite-gauche, c'est à dire les bord de l'écran pour régler des problèmes d'overflow (cf jour 16). Le résultat est que le moteur est capable d'afficher des triangles dans n'importe quelle position, même la plus tordue sans bug, ou déformation du triangle.

A cette occasion j'ai revu toute la structure interne pour gérer l'affichage des objets. Je commence avec 1 triangle, et le clipping peux me renvoyer 1 à 10 triangles. Au lieu de gérer chaque point individuellement et avec des conditions à n'en plus finir, j'ai tout inséré dans un tableau que j'envoie à mes fonctions, et tout roule tout seul. c'est beaucoup plus léger et propre.

J'ai rajouté une synchronisation de la caméra avec le rendu. Le déplacement de la caméra (gestion du clavier) est appelé par un timer à interval régulier, ce qui peut tomber pendant le rendu d'une frame. Du coup je commence à dessiner un objet en regardant sous un angle X, la caméra se mets à jour et je termine de dessiner l'objet sous un angle Y. Ça provoquait des secousses et bugs visuels.

Résolution d'un bug sur le z-buffer.

Correction des quelques soucis avec le rendu du sol.

Un peu d'optimisation sur quelques variables.

Le moteur est super stable et il n'y a plus d'artéfactes visuels majeurs !!
C'est un vrai plaisir à regarder Pour ça rien de mieux qu'une vidéo !
Je teste ici sur émulateur et sur la machine, c'est quand même suffisament fluide, environ 10 fps, sachant que cette valeur est doublée avec de l'overcloacking



Jour 18


Windmill avance toujours, bien que la dernière vidéo soit impressionnante, il reste beaucoup de choses à faire.
Voici les nouveautés de la semaine :
- Réorganisation du code. J'ai ajouté une class Player et une class Engine avec un tas de petites modifications. Maintenant on peut créer son propre moteur physique et de gestion du jeu totalement indépendant du rendu 3D.
On peut même créer des moteurs physiques différents. Je suis en train d'en coder 2 :
>> Moteur de déplacement d'un personnage. En vue classique style FPS, on peut courrir, sauter, regarder dans toutes les direction (@Lephé : tout est fluide), interagir avec les objets (porte, trappe, ...)
>> Moteur de création de map. En vue de haut uniquement, on peut selectionner un objet, le déplacer, le tourner et observer ses coordonnées en temps réel. Une fois au bon endroit, il suffit d'écrire les coordonnées en dur dans le code. Très pratique pour créer une map.

- Ajout des billboard. Ce sont des sprites qui font toujours face au joueur. Il tournent sur l'axe vertical pour toujours faire face à la caméra. J'ai crée des arbres avec et des personnages avec.

- Ajout des masques alpha. Chaque texture doit avoir un sprite, et peut avoir un masque. La texture est dessinée que si le pixel du masque est noir.

- Ajout des sphere englobantes. Au chargement d'une nouvelle map, Windmill calcule automatiquement une sphere englobante pour chaque objet. Ceci permet de faire un test rapide. Si la sphere n'est pas à l'écran, aucune utilisté de vérifier si tous les triangles à l'intérieur sont à l'écran. Pour l'instant j'ai fais l'algo pour créer le spheres, il me reste l'algo pour savoir si elles sont à l'écran. J'ai mesuré les fps avant pour faire la comparaison.

- Ajout d'un tas de petites modifications.

- J'ai commencé à rédiger un manuel complet pour utiliser Windmill

Donc voilà, pas mal de nouveautés, c'est à chaque fois de plus en plus impressionnant


Jour 19


Le jour 19 arrive rapidement après le jour 18 car il y a une bonne nouveauté qui fera sans aucun doute plaisir à entendre !
J'ai terminé l'algo des sphères englobantes pour ne pas "chercher" à afficher les objets qui ne sont pas à l'écran.
Une petite explication plus détaillée
Lors du chargement de la map, un premier algorithme génère pour chaque objet une sphère qui englobe tous ses points. Lors du rendu, un second algorithme test pour chaque objet, si sa sphère est intersecte ou est incluse dans le champ de vision de la caméra. Si c'est le cas, on dessine l'objet, dans le cas contraire l'objet est ignoré.

Soit N le nombre de point d'un objet composant un objet, au lieu de calculer à chaque fois N points, on calcule au pire N+1 (N+centre de la sphère) ou au mieux 1 point. C'est très rentable !
Voici une animation représentant 2 sphères. La rouge est hors du champs de vision, la verte est dans le champs de vision.
Le gain en fps est d'autant plus important que le nombre d'objet hors du champs de vision est important. Donc impossible d'exprimer un gain fixe en fps.
Voici un comparatif :
Cas n°1, la map est peu chargée (celle en exterieur)
                                          avant   après
Tous les objets hors du champs de vision :  67       85
La moitié des objets dans le champs :       28       32

Cas n°1, la map est fort chargée (j'ai ajouté 15 moulins sur la map)
                                          avant   après
Tous les objets hors du champs de vision :  35       83
La moitié des objets dans le champs :       22       32

On remarque qu'avec cette méthode, les objets hors ne baisse pas (ou très peu) les performances.
En plus de cela, ça m'ouvre des opportunités pour de nouvelles foncionnalités


Jour 20

Une petite nouveauté dont je parlais précédemment : le trie des objets en fonction de la distance à la caméra.
Windmill trie en continue les objets pour afficher ceux qui sont les plus près en premier. En vérité Il trie les sphères englobantes.

Par exemple, j'ai placé 7 "murs" les uns derrière les autres.

Quand les objets sont dessinés du plus loin au plus proche : 10 fps
Quand les objets sont dessinés du plus proche au plus loin : 17 fps
Le trie permet garantir le second cas.
Cette fonctionnalité permet d'ajouter encore des objets sans perte majeure de performances


Jour 21


Bon... Ça fait un bon moment que je vous promets une démo pour le fameux et si attendu "jour 21".
Depuis le jour 20 il y a eu de gros changements, en interne comme en externe, visibles ou non visibles.
Je vais vous présenter l'ensemble de nouveautés en attendant la prochaine démo, qui sera pour le jour 22 du coup.

D'abord... Windmill gère les collisions avec le décors !!!
J'ai intégré un algorithme qui génèrement automatiquement au chargement de la carte des boites de collision à partir du modèle 3D. Donc le personnage bute sur les murs d'une maison, mais peut aussi monter sur une caisse. En effet le moteur de collision fonctionne dans les 3 dimensions.

Ensuite... Windmill intègre un algorithme de post traitement de l'image.
Cet algorithme détecte les contours des objets et les dessine en noir. Ceci permet de mieux apprecier les volumes.
Et surtout, il simplifie la création des modèle 3D (je développerai pourquoi plus tard)


Après... Windmill gère les "décorations".
Il s'agit d'objets que l'on peut poser en superposition sur les murs pour ajouter du détail. L'objectif est encore une fois de simplifier (énormément) la création des modèles 3D. Avant, pour ajouter une porte sur un mur, il fallait découper le mur en plusieurs parties pour éviter les bugs d'affichage. Maintenant, il suffit de placer la porte où on veut par dessus un unique mur.

Il reste néanmoins quelques petits bugs d'affichage avec cette méthode, mais elle fonctionne 90% du temps.

Enfin... beaucoup de remaniement en interne
J'ai nettoyé l'ensemble du code. Il y a maintenant une gestion par scene facilitant la gestion des différentes parties du jeu : l'écran titre est une scene, la map est une autre scene, le menu de sauvegarde sera une scene...
Modification de l'étalement des textures sur les objets
Ajout d'un moteur de création rapide de map, il permet de sélectionner, déplacer et tourner un objet en affichant en direct ces coordonnées. C'est une scene de debug extremment utile pour agencer les objets sur la carte.
Réunion de toutes les variables à sauvegarder dans une même classe, en prévision de la sauvegarde/chargement de partie.
Diverses améliorations

Le jeu tourne forcement moins vite avec l'ajout de ces nouvelles fonctionnalités. Le moteur physique n'influe presque pas, par contre le post traitement diminue entre 5 et 15% les fps. Je dispose cependant toujours de pistes d'optimisation, mais elle ne seront pas fabuleuses non plus. Quoi qu'il en soit, Windmill est toujours parfaitement jouable !


Jour 22 : 22 mars 2019


Bon, je suis malheureux de plus trop bosser dessus, du coup je vous donne le dernier g1a que j'ai compilé !!!
Je souhaitais faire un effet encore plus Wahou en ajoutant encore quelques trucs mais je me rends compte qu'il ne sortira jamais sinon.
Et vu le nombre de fois que je vois passer le Windmill je ressens l'impatience des gens
Je vous laisse vous balader dans ce village virtuel

La grosse nouveauté est, je le rappelle, le moteur physique, essayez de monter sur les bottes de foin ou de sauter par dessus les barrières


Jour 23 : 01 mai 2019


Je commence à en voir de le bout de cette documentation !
J'y ai consacré de nombreuses heures. C'est pour moi un point essentiel pour comprendre comment créer un environnement en 3D à travers Windmill.
De plus, elle n'arrive que tardivement car il fallait s'assurer que les bases du moteurs soit stables et qu'il n'y ait pas de revirement majeur dans la façon de créer une carte. Sinon cela aurait été du travail pour presque rien.
Maintenant c'est assez modulaire pour que l'ajout de nouvelles fonctionnalités se fasse de façon transparente pour vous, au même titre qu'une mise à jour de logiciel.
Vous trouverez ci-joint la documentation dans sa version 3.0. A priori elle devrait suffire pour couvrir les bases de la création d'une carte sous Windmill.

Je posterai les sources par la suite, je vais prendre un peu de temps pour clarifier quelques point au niveau du code


Utilisez vous même Windmill ! (dernière maj jour 23)
Téléchargement documentation

Télécharger le jeu Windmill ! (dernière maj jour 22)
Téléchargement G1A
Infos démo
Cliquer pour enrouler
Touches 4,5,6,2 pour se déplacer
8 pour sauter
Replay pour tourner la vue
EXE pour interagir
MENU pour accéder au menu principal (j'ai shunté pour tester plus vite, mais le menu est bien là)
Et accéder au mode débug avec F6, ensuite utiliser F1 et les REPLAY et les touches 2, 4, 6 et 8

Actions possibles : lire la pancarte
d'autres trucs oubliés ?

Pour fermer l'appli, il faut retirer les piles, c'est pas une blague haha


Fichier joint


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LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 16097 Défis: 140 Message

Citer : Posté le 06/03/2017 21:31 | #


Ooh, voilà qui est intéressant. Je ne suis pas plus porté que ça sur la 3D mais je tenterai sans doute de le porter sous gcc à l'occasion (quand j'aurai résolu les problèmes que j'ai déjà rencontrés).
Cakeisalie5Hors ligneMembre de CreativeCalcPoints: 1753 Défis: 10 Message

Citer : Posté le 06/03/2017 21:32 | #


- Quelle licence ? Domaine public, licence libre, licence propriétaire ?
- J'imagine que tout le code de Windmill est dans Scene.cpp/Scene.hpp ?

S'il est sous licence libre ou dans le domaine public, on pourra éventuellement faire un portage en C et avec gint.

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NinestarsHors ligneMembrePoints: 2254 Défis: 22 Message

Citer : Posté le 06/03/2017 21:44 | #


Pas de problème Zezombye

Effectivement je n'ai pas précisé Cake, faite en ce que vous voulez, tant que qu'on me cite à la fin, un minimum
Oui tout le code est dans Scene.cpp et Scene.hpp, il y a une partie dans Main.cpp pour l'initialisation, boucler et le moteur de jeu.

La doc est perfectible, il doit manquer un tas d'information j'imagine, si vous avez des questions/sugestions/remarques/critiques posez les ici j'y réponderai. Je mettrai le code/manuel à jour au fur et à mesure

Merci

Ajouté le 06/03/2017 à 21:45 :
Par exemple je viens de voir que le sommaire est pas à jour la flemme haha
Dark stormHors ligneMembre d'honneurPoints: 10832 Défis: 176 Message

Citer : Posté le 07/03/2017 12:31 | #


Ouais, donc on peut considérer que c'est sous CC-By ?

Génial, j'avoue qu'un port sur gint et on double les fps
Finir est souvent bien plus difficile que commencer. — Jack Beauregard
Páranÿe quetë Quendya
LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 16097 Défis: 140 Message

Citer : Posté le 08/03/2017 07:27 | #


N'en sois pas si sûr Darks
ZezombyeHors ligneRédacteurPoints: 1629 Défis: 12 Message

Citer : Posté le 08/03/2017 17:46 | #


Petit bug que j'ai remarqué :
Là ça s'affiche bien, je suis loin du moulin donc il ne devrait pas y avoir d'overlap (je suis pas dans le moulin)

Mais si je descends la caméra un tout petit peu il y a un triangle qui disparait :


J'imagine que le bug vient du code qui détermine quels triangles afficher (qui croit que la caméra ne peut pas voir le triangle).
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Cakeisalie5Hors ligneMembre de CreativeCalcPoints: 1753 Défis: 10 Message

Citer : Posté le 08/03/2017 18:01 | #


Autrement, j'ai commencé la réorganisation en une lib en C, principalement destinée aux développeurs sous GNU/Linux :
http://git.planet-casio.com/cakeisalie5/libwindmill

C'est clairement pas fini, mais je fais d'autres trucs en même temps, et Dark Storm a dit qu'il bosserait dessus.

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NinestarsHors ligneMembrePoints: 2254 Défis: 22 Message

Citer : Posté le 08/03/2017 23:59 | #


Je connaîs la cause du problème Zezombye, en fait un point du triangle qui vient de disparaitre est derrière le plan de la caméra. A première vu on dirait pas, mais imagine que le plan de la caméra est infini, comme tu penches un peu en avant, le plan de la caméra se rapproche du haut du moulin, et à un moment il passe devant un des points du triangle.

Pour résoudre ça, c'est un peu galère. J'ai pas trop d'idée simple. De façon optmimale, il faudrait que je découpe la face du moulin un plusieurs sous triangles uniquement visible à l'écran à partir du moment où le triangle à un point en dehors de l'écran, mais c'est pas facile à faire

Merci Cake, et j'ai Linux maintenant
Cakeisalie5Hors ligneMembre de CreativeCalcPoints: 1753 Défis: 10 Message

Citer : Posté le 09/03/2017 00:01 | #


J'ai vu ça sur la shout, mais j'étais pas là à temps, t'étais déjà parti. Du coup :
- dans une VM, en dual boot ?
- quelle distribution GNU/Linux ?

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LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 16097 Défis: 140 Message

Citer : Posté le 09/03/2017 12:09 | #


Donc en fait Ninestars, tu n'affiches que les triangles dont tous les sommets sont visibles ? Sigh. Et moi qui me cassait la tête pour trouver des formules correctes calculant les intersections de mes surfaces avec la pyramide de vision...
Dark stormHors ligneMembre d'honneurPoints: 10832 Défis: 176 Message

Citer : Posté le 09/03/2017 12:19 | #


J'ai pas compris comme ça : il n'affiche que les triangles dont tout les points sont devant le plan de la caméra. Donc pas forcément visibles à l'écran x)
(Ou alors j'ai mal compris ton message Lephe)
Finir est souvent bien plus difficile que commencer. — Jack Beauregard
Páranÿe quetë Quendya
LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 16097 Défis: 140 Message

Citer : Posté le 09/03/2017 12:26 | #


Oui, pardon. Cela revient au même dans mon cas ; il suffit de tenir également compte du fond de la pyramide, qui est un rectangle dans le plan de la caméra.
NinestarsHors ligneMembrePoints: 2254 Défis: 22 Message

Citer : Posté le 09/03/2017 18:23 | #


Exact Dark Storm, c'est plus rentable que de calculer un tas d'intersection avec la pyramide de vision de la caméra.
En fait il y a deux étapes à passer :
- tous les points du triangles doivent être devant la plan de la caméra
- au moins 1 point est dans la pyramide
et là je j'affiche le triangle. C'est simplifié, mais pas le choix si on veut un moteur léger et rapide
ZezombyeHors ligneRédacteurPoints: 1629 Défis: 12 Message

Citer : Posté le 09/03/2017 19:02 | #


Le fix pour ce bug ne serait pas juste qu'au moins un point du triangle soit devant le plan de la caméra ?

Aussi, je crois avoir compris que le moteur n'affiche pas les objets cachés par d'autres textures, tu confirmes ? Sinon ce serait une très bonne optimisation pour les grandes maps.
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LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 16097 Défis: 140 Message

Citer : Posté le 09/03/2017 19:41 | #


Ça ne peut pas marcher ça Zezombye. Sur une grande map, il y a énormément de textures qui sont devant le plan de la caméra quoique totalement invisibles ; les performances seraient relativement désastreuses.
NinestarsHors ligneMembrePoints: 2254 Défis: 22 Message

Citer : Posté le 09/03/2017 21:36 | #


Zezombye a écrit :
Le fix pour ce bug ne serait pas juste qu'au moins un point du triangle soit devant le plan de la caméra ?
Cela engendre des artéfactes graphiques hardcore, parce que des points serait derrière la caméra mais affichés quand même. En fait il faudrait que je découpe ma face pour garder que la partie devant la caméra, mais cela implique du calcul supplémentaire, que j'aime éviter...
En fait je me dis que c'est possible, par ce que c'est un calcul à faire que pour une face qui a des point devant et derrière la caméra, donc pas pour tous. A réflechir

Zezombye a écrit :
Aussi, je crois avoir compris que le moteur n'affiche pas les objets cachés par d'autres textures, tu confirmes ?
Alors sur ce point il faut que je soit précis. Windmill calcul si un triangle est visible (ce dont on parle au dessus)
ensuite il boucle pour chaque pixel compris dans le triangle
il vérifie si ce pixel est dans l'écran
il calcule la distance entre la caméra et la partie du triangle qui correspond au pixel
il vérifie si le pixel à déja été utilisé par un autre triangle
si la distance entre le point du triangle est plus proche que celle d'avant
--- il calcule la couleur du pixel en fonction de la texture du triangle
--- il applique la couleur au pixel
--- il enregistre la distance entre la caméra et le point du triangle pour ce pixel.

je passe au pixel suivant

Ce qu'il faut comprendre en somme, c'est que je calcule tout, même les triangles qui sont pas visibles. Le seul moyen de savoir si un triangle est visible est de savoir si d'autres triangles doivent être dessinés par dessus

Donc si on veut bien optimiser en évitant ce qui est écrit en rouge, il faut placer les placer les objets proches du joueurs en premier dans la liste List_object, c'est à dire les calculer en premier.
Ça pourrait sûrment être interressant de trier en continu (ou une frame sur ?) l'ordre des objets à afficher d'ailleurs !
LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 16097 Défis: 140 Message

Citer : Posté le 10/03/2017 06:44 | #


Et donc voilà, on retombe sur l'histoire de localité qui nous a valu une bonne joute verbale à une époque.

Trier la liste régulièrement ? Vu la quantité de triangles à afficher, je doute que ce soit rentable surtout s'il faut calculer la distance pour chacun d'eux, en moyennant au passage et... tiens, si j'ai bien compris ce que tu as dit, alors il doit être possible d'avoir deux triangles qui s'intersectent. Bien joué.

Ouais, sinon, utilisez des quadtrees, ça a été inventé pour ça.
NinestarsHors ligneMembrePoints: 2254 Défis: 22 Message

Citer : Posté le 10/03/2017 10:32 | #


lephenixnoir a écrit :
si j'ai bien compris ce que tu as dit, alors il doit être possible d'avoir deux triangles qui s'intersectent. Bien joué.
Exactement Merci

Pour le trie, on peut trier au niveau des objets, c'est à dire un ensemble triangle, c'est pas autant précis, mais l'approximation devrait être bonne.
Par exemple que je charge une map, je calcule le barycentre de chaque objet que j'enregiste dans une liste. Donc une valeur par objet (enfin trois, x, y et z).
Admetons que toutes les X frames je calcule la distance entre la caméra et tous ces barycentre, et je trie. C'est pas lourd comme opération.

Je sais pas si les quadtree serait très utile dans ce cas, et je sais pas comment faire aussi
LephenixnoirHors ligneAdministrateurPoints: 16097 Défis: 140 Message

Citer : Posté le 10/03/2017 14:04 | #


C'est pas lourd, c'est pas lourd... tant que ton tri ne déplace pas beaucoup d'objets (quand ton déplacement est continu, ça marche bien, et puis les téléportations et changements de maps sont plutôt rares, donc ça marche a priori plutôt pas mal) ; tu as donc intérêt à avoir un algorithme qui ne fait rien quand il n'y a rien à trier. Seulement un algo de tri ne peut se terminer avant d'avoir exploré toute la liste donc brutalement, c'est au moins O(n) ; ça sera lourd dans tous les cas à mon avis.

Je vais pas t'apprendre ce qu'est un quadtree hein ? La structure est simple en vrai, par exemple tu peux te débrouiller de manière lightweight avec quelque chose comme...
struct QuadtreeNode
{
        uint8_t info[4];
        union
        {
                struct QuadtreeNode *qtree;
                struct Triangle3D *triangle_list;
        } childrens[4];

} __attribute__((packed, aligned(4)));

Les quatre entiers d'information indiquent si chacun des enfants est un quadtree (auquel cas on utilise le pointeur qtree dans son union associée) ou s'il est directement conteneur de triangles (auquel cas on utilise le second pointeur, que ce soit un tableau ou une liste chaînée).
À cause de l'alignement des pointeurs, on ne peut de toute façon pas compacter les informations additionnelles en moins de 4 octets, donc il est malin de profiter de la place pour stocker des données supplémentaire. Par exemple, si l'un des enfants est un tableau de triangles, on peut stocker dans son entrée associée le nombre de triangles. Si le quadtree est suffisamment fin pour qu'il y ait moins de 256 triangles dans chaque zone, on peut adopter la convention suivante :
- info = 0 si l'enfant i est un quadtree
- info est le nombre de triangles sinon
J'imagine que tu n'as pas besoin de plus de détails pour comprendre, donc je vais m'arrêter là.
NinestarsHors ligneMembrePoints: 2254 Défis: 22 Message

Citer : Posté le 10/03/2017 16:42 | #


Merci pour l'explication technique. Mais comment j'utiliserai le quadtree ? En quoi ça m'aide en fait ?
Dans l'idée ça fait des chunk comme minecraft de taille variable avec un nombre constant de triangles à l'intérieur, et en fonction de la position de la caméra (x y si quadtree en 2D) je charge que les chunks que je peux voir. Right ?

lephenixnoir a écrit :
Si le quadtree est suffisamment fin pour qu'il y ait moins de 256 triangles dans chaque zone
Houla !! Si il y a 256 triangles sur une map c'est déjà bien ! On est sur calto je te rappelle C'est pour ça que passer par un quadtree, c'est sortir le bazooka pour tuer une mouche.
Je pense pas que ça soit lourd, à la limite comme tu dis, je pourrai lancer un tri dès que je me déplace de 100 dans une direction par exemple. Ce qui est lourd (en temps) dans le quicksort, c'est pas tellement le trie, mais la fonction de comparaison utilisée, ici c'est juste une comparaison de d'entier. Très soft !

Je calcule et enregistre dans un tableau en continue la distance entre la caméra et chaque objet, ensuite je quicksort le tableau.
Le calcul de distance peux être étalé sur plusieurs frames (il sera pas exact exact si la caméra bouge en même temps mais osef). Le calcul de distance c'est juste 3 soustractions, 2 additions, 3 multiplications.
ZezombyeHors ligneRédacteurPoints: 1629 Défis: 12 Message

Citer : Posté le 10/03/2017 17:53 | #


Bon je sais pas si c'est de moi ou du moteur que provient le bug, mais l'application des textures est bizarre x)



Je veux ajouter un cube, donc un objet comportant 6 maillages (avec tex_black à l'extérieur et tex_hidden à l'intérieur). Les maillages sont :

Rectangle cube_rect[] = {
    {00,00,00, 20,00,00,  00,00,20, &tex_black, &tex_hidden},
    {20,00,00, 20,20,00,  20,00,20, &tex_black, &tex_hidden},
    {20,20,00, 00,20,00,  20,20,20, &tex_black, &tex_hidden},
    {00,20,00, 00,00,00,  00,20,20, &tex_black, &tex_hidden},
    {00,00,20, 20,00,20,  00,20,20, &tex_black, &tex_hidden},
    {00,00,00, 20,00,00,  00,20,00, &tex_black, &tex_hidden},
};


Je pense avoir bien respecté le sens trigo qui fait que la texture noire devrait être affichée sur la face et non pas sur le dos, mais ça me semble être tout l'inverse (les textures noires sont affichées à l'intérieur du cube). Curieusement, la texture de dessous (la dernière) est bien affichée à l'extérieur.

Est ce qu'il y a une définition de la "face" et du "dos" (j'imagine qu'il ne calcule pas l'intérieur/extérieur de l'objet) ?

Ah et aussi, j'ai remarqué que les objets ne pouvaient avoir qu'un axe de rotation, il faudrait ajouter les 3 axes. Pour l'instant je pense n'avoir besoin que d'un axe (pentes, murs en diagonale) mais HL1 (le jeu que je veux éventuellement porter) possède quelques endroits avec des pentes sur 2 axes :

Je pourrais faire un workaround sur les maps en n'utilisant que des pentes sur un seul axe mais je voulais juste signaler ça (si ça cause trop de pertes de performance, garde un seul axe)

Sinon pour le reste c'est assez bien fait, du bon travail

Aussi, est ce qu'il y a un moyen de déclarer des textures transparentes ? (pas besoin de degré de transparence je pense, ce serait juste hypothétiquement pour une texture des fenêtres, etc)
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