3D Game Programming Note

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슬기 봉
6 years ago
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1 2D Game Programming 한국산업기술대학교 게임공학과 정내훈

2 개요 표면 표시가능한메모리 팔레트 DirectDraw 로그리기 2

3 표면 (Surface) 정의 : 실제그래픽이그려지는장소 모니터로나오는것은주표면하나뿐 위치 : 메모리영역 한프로그램에서여러개의표면을다룰수있다. 주표면 비디오스크린자체 3

4 표면 (Surface) 메모리 표면 메인메모리 표면 표면 표면 표면 표면 비데오메모리 표면 표면 4

5 표면 (Surface) 성질 표면은임의의크기를가질수있다. 예외 ) 주표면 : 화면해상도와일치해야한다. 비디오메모리와시스템메모리에작성할수있다. 비디오메모리가빠르다. 비트깊이와색상공간으로속성정의 같은속성을갖는경우데이터를교환할수있다. 5

6 표면 (Surface) 종류 주표면 Primary Display Surface 모니터에표시되는표면 한개만존재 보조표면 Secondary Display Surface 후면버퍼 (back buffer) 라고도불린다. 주표면과같은속성 (, 크기 ) 애니메이션을위한다음준비표면 오프스크린표면 실제모니터와연결되는일이없음 하드웨어가속을위해이미지를저장하는표면 6

7 표면 (Surface) DirectDraw 에서의표면 표면자체의포인터 LPDIRECTDRAWSURFACE7 표면속성자료구조 LPDDSURFACEDESC2 표면생성 API HRESULT CreateSurface( LPDDSURFACE2 lpddsurfacedesc, LPDIRECTDRAWSURFACE7 FAR *lplpddsurface, Iunknown FAR *punkouter); 성공시 DD_OK 7

8 표면 (Surface) DirectDraw 표면기술자구조체 Surface descriptor structure typedef struct _DDSURFACEDESC2 { DWORD dwsize; // size of the DDSURFACEDESC structure DWORD dwflags; // determines what fields are valid DWORD dwheight; // height of surface to be created DWORD dwwidth; // width of input surface union { LONG lpitch; // distance to start of next line (return value only) DWORD dwlinearsize; // Formless late-allocated optimized surface size } DUMMYUNIONNAMEN(1); union { DWORD dwbackbuffercount; // number of back buffers requested DWORD dwdepth; // the depth if this is a volume texture } DUMMYUNIONNAMEN(5); union { DWORD dwmipmapcount; // number of mip-map levels requestde // dwzbufferbitdepth removed, use ddpfpixelformat one instead DWORD dwrefreshrate; // refresh rate (used when display mode is described) DWORD dwsrcvbhandle; // The source used in VB::Optimize } DUMMYUNIONNAMEN(2); DWORD dwalphabitdepth; // depth of alpha buffer requested DWORD dwreserved; // reserved LPVOID lpsurface; // pointer to the associated surface memory... 8

9 표면 (Surface) DirectDraw 표면기술자구조체 Surface descriptor structure typedef struct _DDSURFACEDESC2 { union { DDCOLORKEY ddckckdestoverlay; // color key for destination overlay use DWORD dwemptyfacecolor; // Physical color for empty cubemap faces } DUMMYUNIONNAMEN(3); DDCOLORKEY ddckckdestblt; // color key for destination blt use DDCOLORKEY ddckcksrcoverlay; // color key for source overlay use DDCOLORKEY ddckcksrcblt; // color key for source blt use union { DDPIXELFORMAT ddpfpixelformat; // pixel format description of the surface DWORD dwfvf; // vertex format description of vertex buffers } DUMMYUNIONNAMEN(4); DDSCAPS2 ddscaps; // direct draw surface capabilities DWORD dwtexturestage; // stage in multitexture cascade } DDSURFACEDESC2; 9

10 표면 (Surface) DDSURFACEDESC2 의용도 표면의속성을정의하거나수정할때사용 모든멤버를다정의해야할필요는없음 필요한멤버를정의하고정의된멤버를 dwflags 에지정하면됨 dwsize 를지정하는것을잊으면안됨 10

11 표면 (Surface) dwflag 의설정들 값 DDSD_ALL DDSD_HEIGHT DDSD_WIDTH DDSD_PITCH DDSD_PIXELFORMAT DDSD_LPSURFACE DDSD_CAPS DDSD_ALPHABITDEPTH 의미모든멤버가유효 dwheight가유효 dwwidth가유효 lpitch가유효 ddpfpixelformat이유효 lpsurface가유효 ddscaps가유효 dwalphabitdept가유효 11

12 표면 (Surface) ddcaps 란? 화면에부가적인속성을지정할때사용 typedef struct _DDSCAPS2 { DWORD dwcaps; // capabilities of surface wanted DWORD dwcaps2; DWORD dwcaps3; union { DWORD dwcaps4; DWORD dwvolumedepth; } DUMMYUNIONNAMEN(1); } DDSCAPS2; dwcaps 만사용 dwcaps2, dwcaps3, dwcaps4 는 3D 용 12

13 표면 (Surface) DwCaps 의설정들 값 의미 DDSCAPS_BACKBUFFER 표면이후면버퍼가된다. DDSCAPS_FLIP 플립이가능하다. DDSCAPS_FRONTBUFFER 표면이전면버퍼가된다. DDSCAPS_OFFSCREENPLAIN 표면이오버레이, 텍스쳐, z- 버퍼, 전면버퍼, 후면버퍼가아닌오프스크린버퍼이다 DDSCAPS_OWNDC DDSCAPS_PRIMARYSURFACE DC 를갖는다 주표면이다 DDSCAPS_SYSTEMMEORY 주메모리에할당된다. 13

14 표면 (Surface) 주표면생성하기 LPDIRECTDRAW7 lpdd = NULL; // dd object LPDIRECTDRAWSURFACE7 lpddsprimary = NULL; // dd primary surface DDSURFACEDESC2 ddsd; // a direct draw surface description struct if (DirectDrawCreateEx(NULL, (void **)&lpdd, IID_IDirectDraw7, NULL)!=DD_OK) return(0); // set cooperation level to windowed mode normal if (lpdd->setcooperativelevel(main_window_handle, DDSCL_ALLOWMODEX DDSCL_FULLSCREEN DDSCL_EXCLUSIVE DDSCL_ALLOWREBOOT)!=DD_OK) return(0); // set the display mode if (lpdd->setdisplaymode(screen_width,screen_height,screen_bpp,0,0)!=dd_ok) return(0); // Create the primary surface memset(&ddsd,0,sizeof(ddsd)); ddsd.dwsize = sizeof(ddsd); ddsd.dwflags = DDSD_CAPS; ddsd.ddscaps.dwcaps = DDSCAPS_PRIMARYSURFACE; if (lpdd->createsurface(&ddsd,&lpddsprimary,null)!=dd_ok) return(0); 14

15 표면 (Surface) 주표면생성하기 잊지말것 if (lpddsprimary!=null) lpddsprimary->release(); // release the directdraw object if (lpdd!=null) lpdd->release(); 15

16 실습 프로그램 Prog9_1.cpp 16

17 메모리주소와픽셀의위치 메모리와픽셀의대응 가로세로 w, h 의크기를갖는표면 (0,0) 메모리주소증가방향 (dwbpp / 8 만큼증가 ) 메모리주소증가방향 (lpitch 만큼증가 ) (w-1, h-1) 17

18 메모리주소와픽셀의위치 선형 vs 비선형메모리 dwbpp / 8 * w = lpitch???? 선형메모리 : YES 비선형메모리 : NO 하나의가로줄의메모리크기가 2^n 형태로표현되지않을때 lpitch 가 2^n 이되면서비선형메모리가될수있다. 2^n 이되면곱하기가아닌 shift 연산으로좌표를계산할수있다 * x = x << 10

19 메모리주소와픽셀의위치 비선형메모리 0 (0,0) dwbpp / 8 * (w 1) 2^n - 1 2^n 2^n * 2 메모리주소증가방향 (dwbpp / 8 만큼증가 ) 메모리주소증가방향 (lpitch 만큼증가 ) 화면에표시되지 않는 영역 (w-1, h-1) 19

20 메모리주소와픽셀의위치 픽셀좌표계산 픽셀의메모리주소 표면의주소 + X 좌표 * dwbpp / 8 + Y 좌표 * dwwidth * dwbpp / 8 선형메모리일경우만옳음 표면의주소 + X 좌표 * dwbpp / 8 + Y 좌표 * lpitch 픽셀의 Color 변환법 UCHAR *video_buffer; // 8 BPP // Width 가 1024 인경우 video_buffer[x *y] = color; UINT *video_buffer; // 32 BPP // Width 가 1024 인경우 video_buffer[x *y] = color; 20

21 DirectDraw 의그래픽 API DirectDraw 는가장기본적인 API 만제공한다. 색상설정 표면메모리접근 HW 가속 : 채움 (Filling), 블리팅 (BitBlt) 그러면선? 원? 다각형? 위의 API 로각자제작해야한다!

22 팔레트모드 과거메모리절약을위해사용하던 color 간접지정방식 사용할 color 의리스트를테이블에저장하고실제표면에는리스트의 index 를저장 일반적으로 256 크기의테이블사용 BPP 가 8 이됨 자세한내용은생략

23 픽셀그리기 그리기위해필요한사항 표면의주소 BPP, width 표면의주소 DDSD의 lpsurface lpsurface를얻는 API : Lock HRESULT Lock(LPRECT lpdestrecct, LPDDSURFACEDESC2 lpddsd, DWORD dwflags, HANDLE hevent); 23

24 픽셀그리기 Lock 표면의위치는 DirectX 가관리, 언제든지이동가능 따라서사용하기위해서는움직이지않게고정 (lock) 시킬필요가있음. HRESULT Lock(LPRECT lpdestrecct, // 변경하고자하는영역 LPDDSURFACEDESC2 lpddsd, // 얻는표면의속성 DWORD dwflags, HANDLE hevent); // 얻고자하는속성 // 사용되지않음, 반드시 NULL 24

25 픽셀그리기 Lock 의플랙 DDLOCK_READONLY The surface locked is readable only. DDLOCK_SURFACEMEMORYPTR The surface locked returns a memory pointer to the surface memory in lpsurface. This default action takes place if you don t send any flags. DDLOCK_WAIT If the surface can t be locked, wait until it can be. DDLOCK_WRITEONLY The surface being locked is written to only. 25

26 픽셀그리기 Unlock 다그린이후에는반드시 Unlock 을해야한다. HRESULT Unlock( ); LPRECT lprect // pointer to rectangle to unlock 26

27 픽셀그리기 픽셀을화면에찍는법 1. 표면을잠근다. 2. 디스플레이표면의포인터를얻는다. 3. 픽셀주소를계산한다. 4. 주소에쓴다. 5. 표면잠금을푼다. 27

28 픽셀그리기 픽셀을화면에찍는법 memset(&ddsd,0,sizeof(ddsd)); ddsd.dwsize = sizeof(ddsd); // lock the primary surface lpddsprimary->lock(null,&ddsd, DDLOCK_SURFACEMEMORYPTR DDLOCK_WAIT,NULL); // get video pointer video_buffer = (UCHAR *)ddsd.lpsurface; //.. use video pointer to write to memory // notice the use of lpitch (linear pitch) video_buffer[x + y*ddsd.lpitch] = col; // unlock the surface lpddsprimary->unlock(null); 28

29 실습 프로그램 Prog9_2.cpp 29

30 Color 16Bit 형식 alpha 1 bit red, green, blue 각각 5 bits 형식 red 5 bits green 6 bits ( 사람의눈은 green 에가장민감 ) blue 5 bits 일반적으로 99% 이상의 video card 들은 형식을사용한다. 30

31 Color 16 비트 Color 매크로 // format #define _RGB16BIT(r,g,b) ((b%32)+((g%64)<<5)+((r%32)<<11)) example) UCHAR red = 0x08 // UCHAR green = 0x05 // UCHAR blue = 0x1b // Result = _RGB16BIT565(red,green,blue) (blue % 32) = (green % 64) << 5 = ( ) << 5 = (red % 32) << 11 = ( ) << 11 = Result = = (01000) (000101) (11011) 31

32 Color // this builds a 16 bit color value in format (1-bit alpha mode) #define _RGB16BIT555(r,g,b) ((b & 31) + ((g & 31) << 5) + ((r & 31) << 10)) example) UCHAR red = 0x08 // UCHAR green = 0x05 // UCHAR blue = 0x1b // Result = _RGB16BIT555(red,green,blue) (blue & 31) = ( ) & ( ) = (green & 31) << 5 = ( ) << 5 = (red & 31) << 10 = ( ) << 10 = Result = = 0 (11000) (00101) (11011) 32

33 16bit Mode 로그리기 640x480x16 모드에서 (x, y) 위치에 (r, g, b) 색상으로그리는예제 memset(&ddsd,0,sizeof(ddsd)); ddsd.dwsize = sizeof(ddsd); // lock the primary surface lpddsprimary->lock(null,&ddsd, DDLOCK_SURFACEMEMORYPTR DDLOCK_WAIT,NULL); // get video pointer video_buffer = (USHORT *)ddsd.lpsurface; // use video pointer to write to memory.. // notice the use of lpitch (linear pitch) and the division by 2 (>>1); // this is needed to keep the addressing correct because you re using USHORT // pointers and lpitch is always in bytes video_buffer[x + (y*ddsd.lpitch >> 1)]= (USHORT)_RGB16BIT565(r,g,b); // unlock the surface lpddsprimary->unlock(null); 33

34 Why lpitch >> 1 // pointers and lpitch is always in bytes video_buffer[x + (y*ddsd.lpitch >> 1)]= (USHORT)_RGB16BIT565(r,g,b); USHORT 를사용할때모든포인터연산은 16 비트로이루어지지만, lpitch 는항상바이트로표현되기때문이다. 34

35 DEMO: PROG9_3.CPP PROG9_2_16.cpp 와다른점은무엇인가? 35

36 24 비트나 32 비트표면 #define _RGB24BIT(a,r,g,b) ((b) + ((g) << 8) + ((r) << 16) ) 24bit 는 32bit 중최상위 8bit 가사용되지않을뿐이다. 따라서 bpp 를 32 로하는것이좋다. 36

37 24, 32bit 이용 (1) In Game_Init() if (lpdd->setdisplaymode(screen_width, SCREEN_HEIGHT,32,0,0)!=DD_OK) return(0); 37

38 24, 32bit 이용 (2) Game_Main() UINT *video_buffer = NULL; video_buffer = (UINT *)ddsd.lpsurface; int words_per_line = (ddsd.lpitch >> 2); UCHAR red = rand()%256; UCHAR green = rand()%256; UCHAR blue = rand()%256; video_buffer[x + (y*words_per_line)] = _RGB24BIT(red,green,blue); 38

39 보조표면 (Secondary Surface) 보조표면 ( 또는후면버퍼 ) 의사용 부드러운애니메이션 1. 주표면을생성하고, 주표면으로부터하나의보조표면을생성한다. 2. 주표면이보여지는동안보조표면에그린다. 3. 순간적으로표면을바꾸어서 (switch or flip), 보조표면이주표면이되게하여, ( 그반대로도마찬가지 ) 부드러운애니메이션을만든다. 39

40 Page Flipping 40

41 보조표면의생성 (1) // DirectDraw surface description DDSURFACEDESC2 ddsd; // device capabilities structure, used to query for // secondary backbuffer, among other things DDSCAPS2 ddscaps; LPDIRECTDRAWSURFACE7 lpddsprimary, // primary surface lpddssecondary; // secondary backbuffer surface // prepare to create primary surface with one backbuffer memset((void *)&ddsd,0,sizeof(ddsd)); ddsd.dwsize = sizeof(ddsd); // DDSURFACEDESC would work, too // set the flags to validate both the capabilities // field and the backbuffer count field ddsd.dwflags = DDSD_CAPS DDSD_BACKBUFFERCOUNT; // you need to let dd know that you want a complex flippable surface structure; 41

42 보조표면의생성 (2) // set flags for that ddsd.ddscaps.dwcaps = DDSCAPS_PRIMARYSURFACE DDSCAPS_FLIP DDSCAPS_COMPLEX; // set the backbuffer count to 1 ddsd.dwbackbuffercount = 1; // create the primary surface lpdd->createsurface(&ddsd,&lpddsprimary,null); // query for the backbuffer or secondary surface // notice the use of ddscaps to indicate what you re requesting ddscaps.dwcaps = DDSCAPS_BACKBUFFER; // get the surface lpddsprimary->getattachedsurface(&ddscaps,&lpddsback); 42

43 주표면과부표면 43

44 Rendering Backbuffer // used to access secondary video buffer UCHAR *video_buffer; // lock the secondary surface lpddsback->lock(null,&ddsd, DDLOCK_SURFACEMEMORYPTR DDLOCK_WAIT,NULL); // draw on the surface: ddsd.lpsurface and // ddsd.lpitch are valid as before video_buffer = (UCHAR *)ddsd.lpsurface; // unlock the surface lpddsback->unlock(null); 44

45 Flipping HRESULT Flip( LPDIRECTDRAWSURFACE7 lpddsurfaceoverride, // always NULL DWORD dwflags); // always DDFLIP_WAIT // flip the primary and secondary surfaces while(lpddsprimary->flip(null, DDFLIP_WAIT)!=DD_OK); 45

46 Flipping 전후 46

47 오프스크린표면 (off-screen surface) 시스템메모리나 VRAM 에모두존재할수있음 주표면과같은색상깊이와속성을가지는비트맵 하드웨어가속 Blt() 를위해사용 스프라이트 간단히말해서비디오게임화면에서움직이는작은물체를뜻한다. 대부분의경우, 스프라이트는비트맵일뿐 8 비트 PC 인 MSX 에서 HW 에서사용된용어 47

48 VRAM 에오프스크린표면생성 //.. assume DirectDraw has been set up and so on DDSURFACEDESC2 ddsd; // a DirectDraw surface descriptor LPDIRECTDRAWSURFACE7 lpwork; // the working surface // set the size parameter as always memset(&ddsd,0,sizeof(ddsd)); ddsd.dwsize = sizeof(ddsd); // set the flags; very important // remember that you must set the flags of the fields that will be valid ddsd.dwflags = DDSD_CAPS DDSD_WIDTH DDSD_HEIGHT; // set dimensions of the new surface ddsd.dwwidth = width; ddsd.dwheight = height; // what kind of offscreen surface, system memory, or VRAM // default is VRAM ddsd.ddscaps.dwcaps = DDSCAPS_OFFSCREENPLAIN; // now create the surface and check for error if (lpdd->createsurface(&ddsd,&lpwork,null)!=dd_ok) { /* error */ } 48

49 시스템메모리에 // set flags for an offscreen plain system memory surface ddsd.ddscaps.dwcaps = DDSCAPS_OFFSCREENPLAIN DDSCAPS_SYSTEMMEMORY; // now create the surface and check for error if (lpdd->createsurface(&ddsd,&lpwork,null)!=dd_ok) { /* error */ } 49

50 팔레트 생략. 50

51 질문 51

<4D F736F F D204B FC7C1B7CEB1D7B7A55FB4D9C0CCB7BAC6AE20B5E5B7CEBFEC20B3BBBFA120B4EBC8AD20BBF3C0DA20BBE7BFEBC7CFB1E25FB1E8B5BFC3B62E646F63>

<4D F736F F D204B FC7C1B7CEB1D7B7A55FB4D9C0CCB7BAC6AE20B5E5B7CEBFEC20B3BBBFA120B4EBC8AD20BBF3C0DA20BBE7BFEBC7CFB1E25FB1E8B5BFC3B62E646F63> * 다이렉트드로우내에윈도우대화상자사용하기! 안녕하세요! 라디안소프트김동철입니다! 이번문서강연은다이렉트드로우 7.0 SDK에서 ddraw 예제로포함되었는 FSWindow에대해서정리를해보도록하겠습니다. FSWindow 예제는다이렉트드로우모드내에서윈도우대화상자을띄워서사용할수있는방법을알려준예제였습니다. 전개인적으로이방식이무척이나마음에들었습니다. 게을러서그런지몰라서^_^;;,