Программирование на Xtreme3D

Создание игры от третьего лица
Урок I: камера

Создание качественного движка от третьего лица - задача совсем непростая. Необходимо уделить внимание всему: от камеры до искусственного интеллекта персонажей. Если говорить о коммерческих программах, таких как Blitz или Dark Basic, то тут особо напрягаться не нужно - в сети довольно много исходников и уроков на эту тему, но вот пользователи Xtreme3D почему-то обделены. Настало время исправить эту несправедливость!
Предполагается, что Вы уже скачали Xtreme3D V2 для Game Maker (если нет, то сделать это можно по ссылке http://www.sentinelgames.com/download/Xtreme3D/Xtreme3DV2.zip). Подробное описание всех возможностей движка Вы можете прочитать в предыдущем номере FPS.
Для начала работы Вы можете выбрать один из примеров или начать движок "с нуля". Последнее более предпочтительно, так как любое программирование осуществляется по принципу "от простого - к сложному". А все ненужные на данном этапе системы и процедуры будут лишь мешать и запутывать. Поэтому я все же предлагаю создать новый файл GM6 и в нем писать движок. В этом случае будет необходимо предварительно импортировать все скрипты с функциями Xtreme3D. Для тех, кто не знает или забыл, поясню: выбираете меню Scripts > Import Scripts и загружаете файл x3d.gml, который содержит все скрипты и поставляется вместе с движком.
Да, чуть не забыл. Для работы Вам потребуется зарегистрированная версия Game Maker 5.x или 6.x (наверняка также поддерживается 7.x, но я лично не тестировал, так что не вполне уверен). Весь последующий программный код был написан мной под Game Maker 6.1. Все демонстрационные примеры, поставляемые с движком, используют Game Maker 6.х.
Итак, начинаем. Я все буду писать в одном объекте - так легче, да и для статьи удобнее. Создадим новый объект o_engine, без спрайта, невидимый, глубина (depth) - 100. В событии Create прописываем:

dll_init();
EngineCreate(window_handle());
matlib=MaterialLibraryCreate();
MaterialLibraryActivate(matlib);
view=ViewerCreate(0,0,640,480);
ViewerEnableVSync(view,vsmSync);

Это стандартные процедуры, без которых либо движок не будет работать, либо Вы ничего не увидите. Первые две строки создают движок, еще две - Библиотеку материалов (Material Library), в которую по умолчанию будут грузиться текстуры. Последние две строки создают Вид (View) - окно рендеринга, в котором будет отрисовано трехмерное пространство. К слову сказать, существует возможность использовать несколько Видов, например, для создания мультиплеера, но об этом будет рассказано в будущих уроках. Здесь я создал Вид разрешением 640х480.
Далее можно совершить некоторые настройки:

ViewerSetLighting(view,true);
ViewerSetBackgroundColor(view,$000000);
ViewerEnableFog(view,1);
ViewerSetFogColor(view,$000000);
ViewerSetFogDistance(view,50,200);

В настройках Вида Вы можете указать, использовать ли освещение (строка 1), какой цвет использовать для фона (строка 2), использовать ли туман (строка 3), цвет тумана (строка 4) и дальность тумана (строка 3). 50 - это минимальное расстояние, при котором начинается затуманивание, 200 - расстояние, на котором все объекты полностью исчезают в тумане. Вы можете указать любые значения по желанию.
Теперь еще немного рутинных процедур:

global.back=DummycubeCreate(0);
global.scene=DummycubeCreate(0);
global.front=DummycubeCreate(0);
light=LightCreate(lsOmni,0);
ObjectSetPosition(light,0,20,-10);

Первые три строчки создают так называемые Манекены (Dummycube) - невидимые объекты, применяемые в качестве материнских для трех основных групп объектов: back (задний план - Небесный купол, Небесная коробка), scene (сценический план - все активные трехмерные объекты, включая декорации и персонажей), front (передний план - двумерные изображения и текст, отрисовываемые поверх экрана). Это требует
некоторого пояснения. Структура многих интерфейсов, включая и OpenGL, основана на использовании зависимостей "материнский объект > дочерний объект". Это значит, что дочерние объекты "наследуют" настройки материнского и, таким образом, можно легко манипулировать одновременно многими дочерними объектами, управляя только одним материнским. Это просто удивительный по своей простоте и мощности механизм, значительно упрощающий создание игровой логики. По ходу уроков мы еще не раз встретимся с ним, это я гарантирую.
Последние две строки создают источник света и ставят его на нужное место. В принципе, на данном этапе свет можно было вообще не использовать, но мне лично так больше нравится. К тому же, свет необходим для Теневой плоскости, о которой сейчас пойдет речь. В будущем мы еще коснемся вопроса освещения и его настроек.
А сейчас начинается самое интересное. Мы познакомимся с таким классным объектом Xtreme3D, как Теневая плоскость. Это плоскость, на которую другие видимые объекты могут отбрасывать динамические тени. Напишите следующий код, а потом я объясню, как она работает:

global.shadow_caster=DummycubeCreate(global.scene);
plane=ShadowplaneCreate(128,128,10,10,
global.shadow_caster,light,c_black,0.6,global.scene);
MaterialCreate('mPlane','DATA/plane.jpg');
ObjectSetMaterial(plane,'mPlane');
ObjectPitch(plane,90);

Мы создаем общий материнский Манекен для всех объектов, которые будут отбрасывать тени. Затем создаем непосредственно саму Плоскость и Материал для нее (тут понадобится файл с какой-нибудь текстурой - думаю, с этим у Вас проблем не возникнет). Материалом в Xtreme3D называется одна или несколько текстур с настройками отображения (маппинга) и реакции на освещение. В качестве текстуры может быть использовано любое изображение формата, поддерживаемого Xtreme3D, и разрешения, поддерживаемого видеокартой. Мой совет: используйте системные ресурсы как можно более рационально. Для текстур выбирайте наиболее подходящий формат (в большинстве подойдет png, но для больших размеров лучше использовать jpg) и наиболее выйгрышное разрешение (не больше, чем будет видно на экране, и притом желательно с размерами сторон, равными степеням двойки, т.е. 256х256, 512х256, 1024х1024 и т.д.) Это относится не только к текстурам, но и любым изображениям в игре. Причина тому кроется в особенностях распределения памяти: все изображения хранятся в оперативке с вышеупомянутыми разрешениями, соостветственно, изображение шириной или высотой хотя бы на 1 пиксель больше, чем 1024, будет храниться как 2048, занимая в два раза больше памяти, чем оно требуется!
Нижеследующий код создаст иерархию из персонажа, которым игрок будет управлять, и Камеры, которая будет за ним следить. В качестве условного персонажа используется простой куб.

down=DummycubeCreate(0);
ObjectSetAbsoluteDirection(down,0,-1,0);
d=DummycubeCreate(global.shadow_caster);
ObjectSetPosition(d,0,0,-50);
camera=CameraCreate(global.scene);
CameraSetViewDepth(camera,800);
CameraSetFocal(camera,80);
ViewerSetCamera(view,camera);
ObjectSetPositionOfObject(camera,d);
actor=CubeCreate(4,4,4,d);
MaterialCreate('mActor','DATA/ball.jpg');
ObjectSetMaterial(actor,'mActor');
ObjectSetPosition(actor,0,2,0);
ObjectRotate(actor,0,0,0);
target=DummycubeCreate(d);
ObjectSetPosition(target,0,10,-30);
CameraSetTargetObject(camera,d);
jump=0;
grav=0;

Ну, и в конце события Create ставим одну последнюю строчку:

set_automatic_draw(false);

Это отменит автоматическое перекрашивание экрана. Поскольку мы все равно не увидим то, что будет отрисовано в 2D-окне Game Maker, то и тратить силы видеокарты на него и не нужно. Xtreme3D имеет собственную функцию, которая будет рендерить графику в каждом шаге.
Вообще-то, говоря откровенно, рендеринг в каждом шаге - не есть хороший тон, так как это непростительное пренебрежение потенциалом системы. Но на данный момент мы никаких особо ресурсоемких эффектов использовать не будем, поэтому и так сойдет. А об оптимизации поговорим в другой раз.
Итак, в событии Step помещаем такой код:

cx=ObjectGetAbsolutePosition(camera,0);
cy=ObjectGetAbsolutePosition(camera,1);
cz=ObjectGetAbsolutePosition(camera,2);
tx=ObjectGetAbsolutePosition(target,0);
ty=ObjectGetAbsolutePosition(target,1);
tz=ObjectGetAbsolutePosition(target,2);
dx=tx-cx; dy=ty-cy; dz=tz-cz;
ObjectTranslate(camera,dx*0.05,dy*0.05,dz*0.05);
ObjectLift(d,-grav+jump);
jump-=0.1;
if jump<0 jump=0;
if ObjectGetDistance(camera,target)>30
ObjectLift(camera,1);
ObjectSetPosition(down,d);
dy=ObjectRaycast(down,plane);
ty=ObjectGetAbsolutePosition(d,1)-2;
if ty>dy grav+=0.1;
else grav=0;
if keyboard_check(vk_left) ObjectRotate(d,0,3,0);
if keyboard_check(vk_right) ObjectRotate(d,0,-3,0);
if keyboard_check(vk_up) ObjectMove(d,0.8);
if keyboard_check(vk_down) ObjectMove(d,-0.8);
if keyboard_check(ord('A')) ObjectStrafe(d,-0.5);
if keyboard_check(ord('D')) ObjectStrafe(d,0.5);
if (keyboard_check(vk_space) && ty<=dy) jump=2.6;
Update();
ViewerRender(view);

Я не буду разбирать его по кускам (тот, кому это нужно - сам разберется), только поясню, что в основном это управление камерой и персонажем. Стрелки "вправо" и "влево" поворачивают персонаж, "вверх" и "вниз" - двигают его вперед и назад. Клавишей Space можно подпрыгнуть, а A и D - двигаться вбок.
Логика Камеры устроена так, что ее наиболее дальняя дистанция от персонажа - при движении вперед (чтобы можно было хорошо видеть, что творится вокруг), а самая близкая - при движении назад. При повороте персонажа Камера позволяет рассмотреть его сбоку. Примерно такой же прием используется в гоночных симуляторах, так что на основе этого примера вполне можно сделать движок гонок.
Это все! Можно ставить объект в комнате, запускать игру и наслаждаться "умной" камерой и красивой тенью.
Этот пример использует лишь один из многих способов решения камеры Third Person, но все они используют общий принцип. Немного подредактировав код, можно получить любой движок от третьего лица.

В следующий раз мы создадим настоящего персонажа из анимированной 3D-модели! Использовать будем MD2, и в качестве домашнего задания я предлагаю Вам заранее найти подходящую модель в Интернете. Желательно такую, которая была сделана для Quake II (просто потому что в них обычно есть все нужные анимации - бег, стрельба, прыжок и т.д.) Таких в свое время было понаделано немало, так что с поиском проблем возникнуть не должно.

Gecko
"FPS" №2 2008

Некоторые части кода были взяты из примера Dynamic 3rd Person.pb (автор: Xception), входившего в дистрибутив Xtreme3D PureBasic