Yaleks: Новая: {{Цикл/Стрелялка}} == Наш движок изнутри == : ''ЧАСТЬ 3 Пользоваться инструментом, не понимая, как он работа...

2009-03-01T13:30:30Z

Новая: {{Цикл/Стрелялка}} == Наш движок изнутри == : ''ЧАСТЬ 3 Пользоваться инструментом, не понимая, как он работа...

Новая страница

{{Цикл/Стрелялка}}
== Наш движок изнутри ==
: ''ЧАСТЬ 3 Пользоваться инструментом, не понимая, как он работает – не дело для настоящего линуксоида. Разберитесь в механике Ingame вместе с '''Александром Супруновым''' – а заодно познакомьтесь с основами SDL.''

Движок Ingame, которым мы пользовались на протяжении двух
последних уроков, является набором оберток над функциями
библиотеки Simple DirectMedia Layer (SDL), доступной для Linux,
Windows, Mac OS X и множества других систем, включая даже AmigaOS.
И сегодня мы попробуем разобраться в том, что происходило все это
время «за кулисами».

SDL написана на языке C, поэтому все объекты, которыми она оперирует, представлены в виде структур. Имена этих структур начинаются с
префикса SDL_, а центральное место среди них занимает SDL_Surface –
это так называемая «экранная поверхность», на которой можно размещать изображения. Структура SDL_Surface имеет поля w и h, задающие высоту и ширину поверхности, а также поле format. Указатель на
основной игровой экран, определенный в файле ingame.h, имеет тип
SDL_Surface * и имя display.

=== Начало всех начал ===
[[Изображение:Img 103 96 1.jpg|thumb|300px|Схема работы движка Ingame: вывод спрайтов и двойная буферизация.]]
Как вы уже знаете, каждая программа, использующая Ingame, начинается с вызова функции screen(). Ее прототип выглядит так:
void screen(int w, int h);
В первую очередь, screen() выполняет инициализацию SDL посредством вызова:
SDL_Init (SDL_INIT_VIDEO | SDL_INIT_TIMER | SDL_INIT_AUDIO);
где объединенные при помощи операции «логическое ИЛИ» флаги
имеют следующий смысл:
* SDL_INIT_VIDEO – активировать возможность работы с графикой.
* SDL_INIT_TIMER – активировать возможность использования встроенного в SDL таймера.
* SDL_INIT_AUDIO – активировать возможность проигрывания звуковых данных.
Затем инициализируется поверхность display. Это делается следующим образом:
display = SDL_SetVideoMode (w, h, 0, SDL_SWSURFACE | SDL_ANYFORMAT);
Функция SDL_SetVideoMode() принимает в качестве параметров
ширину, высоту экрана, количество бит на пиксель, а также различные
ключи, в том числе:
* SDL_SWSURFACE – предписывает использовать программную отрисовку графики. Режим нагружает центральный процессор, но совместим практически со всеми компьютерами.
* Его антипод, SDL_HWSURFACE, задействует аппаратное ускорение, что может как повысить, так и понизить быстродействие конечной программы.
* SDL_DOUBLEBUF – включает режим двойной буферизации, позволяет получить более «плавную» графику.
* SDL_FULLSCREEN – активирует полноэкранный режим.
Прошу обратить внимание на третий параметр: количество бит
на пиксель. Он может принимать значения 8, 16, 24, 32 или 0, что
соответствует глубине цвета, установленной в системе по умолчанию. Последний вариант наиболее переносим. Однажды я наблюдал
повреждение графики в SDL-игре, запущенной на Amiga Pegasos.
Выяснилось, что причиной была жестко зашитая глубина цвета (16) –
замена ее на 0 решила проблему.

Следующим шагом мы устанавливаем заголовок окна:
SDL_WM_SetCaption («Linux GAMES», NULL);
а затем инициализируем библиотеку SDL_ttf
TTF_Init();
и загружаем шрифт, который будет использоваться в игре для вывода
различных сообщений
fnt = TTF_OpenFont(«font.ttf», 20);
Функция TTF_OpenFont() принимает два аргумента (имя файла со
шрифтом и размер в пунктах) и возвращает указатель на структуру
TTF_Font, который мы сохраняем в глобальной переменной fnt.

С графикой разобрались; остался звук. За него отвечает библиотека
SDL_mixer, которая инициализируется вызовом:
Mix_OpenAudio (44100, MIX_DEFAULT_FORMAT, 2, 2024);
Первый аргумент – частота дискретизации звука. Второй является стандартным ключом – просто запомните его. Далее указывается
количество звуковых каналов (разумеется, «стерео») и размер буфера,
отводимого под звуковые данные. Если вдруг в одно непрекрасное утро
вы услышите, что звук начал «спотыкаться» – увеличьте последнее
число, например, в два раза.

Две заключительных строки функции screen() –
frames = 0;
then = SDL_GetTicks();
имеют отношение к подсчету и ограничению FPS. Это необходимо
для того, чтобы программа выполнялась с одинаковой скоростью на
любых компьютерах. Мы инициализируем счетчик кадров frames и
сохраняем текущее значение таймера в глобальной переменной then,
имеющей тип Uint32.

=== Добавим игроков ===
Итак, экран готов – настало время загрузить спрайты. Для этих целей в
ingame.h используется структура WiHi, содержащая указатель на соответствующий объект SDL_Surface.

По умолчанию резервируется место под 1900 объектов WiHi, причем все номера, начиная с 1000-го, используются движком для внутренних целей. При необходимости, можно увеличить число доступных
спрайтов, просто изменив размерность массива.

Для загрузки спрайтов в формате BMP в Ingame предусмотрена
функция loadsprite(), принимающая в качестве аргументов номер ячейки (num), в которую будет загружена картинка и имя файла (name).
loadsprite() – обертка над двумя стандартными SDL-функциями: SDL_LoadBMP() и SDL_DisplayFormat().

В принципе, здесь можно ограничиться всего одним вызовом:
pic[num].tmp=SDL_LoadBMP(name);
но с точки зрения производительности рациональнее будет сразу же
преобразовать спрайт в пиксельный формат дисплея (например, если
оригинальная картинка использует 24 бита на пиксель, а на экране –
всего 16, глубина цвета должна быть понижена). В итоге тело функции
loadsprite() примет вид:
pic[num].tmp=SDL_DisplayFormat(SDL_LoadBMP(name));
Функция sprite(num, x, y), как вы, надеюсь, помните, выводит
спрайт с номером num в точке с координатами (x,y). Происходит это
следующим образом: для изображения устанавливается «цветовой
ключ» (значение RGB, которое SDL будет считать прозрачным), а затем
спрайт просто переносится в нужную точку экрана.

За прозрачность спрайта «отвечает» функция SDL_SetColorKey():
SDL_SetColorKey(pic[num].tmp,SDL_SRCCOLORKEY | SDL_RLEACCEL,SDL_MapRGB(pic[num].tmp->format,255,0,255));
Флаг SDL_SRCCOLORKEY указывает, что «цветовой ключ» (последний аргумент функции) следует считать прозрачным, SDL_RLEACCEL
включает RLE-оптимизацию (при этом группы одинаковых пикселей
кодируются по принципу число_пикселей X значение, что ускоряет
копирование), а вызов SDL_MapRGB()
возвращает значение «ключа» в требуемом формате (напомню, что Ingame
считает прозрачными пиксели цвета
(255,0,255).

Собственно копирование спрайта осуществляется функцией
SDL_BlitSurface():
SDL_BlitSurface(pic[num].tmp,0,display,&shadow);
Первый аргумент (pic[num].
tmp) – исходная поверхность, второй –
область исходного изображения, подлежащая копированию (мы передаем
здесь NULL, что означает «вся поверхность»). Остальные два параметра имеют тот же смысл для целевой поверхности. shadow – переменная типа SDL_Rect, представляющая собой прямоугольник; координаты левого верхнего
угла которого как раз равны x и y.

=== Как сказать: «Game over»? ===
Помимо спрайтов, на экране время
от времени нужно отображать и текстовые сообщения. Для этих целей
в Ingame предназанчена функция
print(сообщение, координата_x, координата_y). Она начинается с определения двух переменных
SDL_Color color = {255,255,255,0};
SDL_Rect dest= {(Sint16)x, (Sint16)y,0,0};
Первая из них, типа SDL_Color, задает цвет символов (белый), а
вторая определяет точку, в которой будет выводиться сообщение.
Текст надписи растеризуется на служебной поверхности (помните, все
спрайт-слоты выше 1000 заняты Ingame для внутренних нужд) функцией TTF_RenderText_Blended():
pic[1000].tmp = TTF_RenderText_Blended(fnt, txt, color);
Назначение ее аргументов, думаю, должно быть ясно из их
имен. Можно также использовать более скоростной вариант – TTF_RenderText_Solid(), но он проигрывает _Blended() по красоте вывода.

Остается только скопировать сообщение на экран при помощи уже
известной нам функции SDL_BlitSurface():
SDL_BlitSurface( pic[1000].tmp, NULL, display, &dest );
и освободить память:
SDL_FreeSurface( pic[1000].tmp );

=== Движущая сила ===
Итак, библиотека инициализирована, спрайты отрисованы; настало
время заставить их двигаться. За это и многое другое отвечает функция fx(), реализующая основной цикл игры. Она требует предварительного объявления ряда глобальных переменных:
SDL_Event event;
Uint8* keys;
event – специальная переменная событийного типа (зачем она нужна,
будет ясно ниже), а keys содержит номера нажатых клавиш.

Мы также вводим ограничение FPS 75-ю кадрами в секунду.
#define FPS_LIMIT 75
Функция fx() отслеживает нажатие клавиш, ограничивает количество кадров, выводимых на экран монитора, очищает его перед
отрисовкой очередной сцены, организует механизм «велосити» для
движения объектов и меняет местами основной и теневой экраны,
то есть реализует двойную буферизацию изображения. Разберем эти
действия по шагам.

fx() начинается с опроса SDL на предмет произошедших событий.
Этим занимается функция SDL_PollEvent(), которая принимает указатель на переменную событийного типа и возвращает TRUE, если
что-то произошло. После этого мы можем изучить поле event.type,
чтобы понять, что именно случилось, и отреагировать надлежащим
образом:
<source lang="C">while (SDL_PollEvent(&event))
{
if (event.type==SDL_QUIT)
{
GAME=0;
SDL_Quit();
}
if (event.type==SDL_KEYDOWN)
{
if(event.key.keysym.sym==SDLK_ESCAPE)
{
GAME=0;
SDL_Quit();
}
}
}</source>
В первую очередь обрабатываются события, сигнализирующие
о необходимости выхода из игры: системное SDL_QUIT (оно генерируется, если, например, пользователь щелкнул кнопку закрытия
окна) и нажатие на клавишу Escape (событие типа SDL_KEYDOWN,
код клавиши при этом сохраняется SDL в поле event.key.keysym.sym).
Доступные коды клавиш перечислены в файле SDL/SDL_keysym.h,
там же определены и константы наподобие SDLK_ESCAPE. Кстати,
можно реагировать не на нажатие, а на отпускание клавиши – такое
событие будет иметь тип SDL_KEYUP.

Затем наступает черед обработки нажатия на управляющие
клавиши: «вправо», «влево», «огонь» и т.п. Здесь можно было бы
воспользоваться тем же приемом, что и для Escape, но есть одно
«но»: пользователь должен иметь возможность нажать на несколько клавиш одновременно (скажем, «влево» и «вверх» или «вверх» и
«огонь»). Для таких целей SDL предоставляет в наше распоряжение
функцию SDL_GetKeyState(), которая возвращает указатель на массив
значений типа Uint8, представляющий собой текущее состояние клавиатуры в целом. Исходя из того, что именно было нажато, мы устанавливаем переменные-флаги (LEFT, RIGHT и т.д.), а также изменяем
значение «велосити».
<source lang="C">keys=SDL_GetKeyState(NULL);
if(keys[SDLK_LEFT])
{
LEFT=1; vel=velocity;
}
else
LEFT=0;</source>
Аналогично поступаем и с другими управляющими клавишами.

Далее в игру вступает механизм «велосити», который был достаточно подробно рассмотрен в [[LXF100-101:Стрелялка|LXF100/101]], и, наконец, отрабатывает
система ограничения FPS:
<source lang="C">++frames;
now = SDL_GetTicks();
if ( now > then ) {
fps= (int)((double)frames*1000)/(now-then);
}
if ( fps > FPS_LIMIT ) {SDL_Delay(1000/FPS_LIMIT);}</source>
Мы увеличиваем счетчик кадров, получаем текущее значение таймера и вычисляем FPS. Если полученный результат превышает заданный предел, функция SDL_Delay() приостанавливает работу программы на необходимый промежуток времени.

В качестве завершающего аккорда функция fx() меняет местами
теневой и экранный буферы:
SDL_Flip(display);
делая видимым все, что было нарисовано на данной итерации цикла,
и очищает вспомогательный экран, заливая его черным цветом при
помощи непрямого вызова функции SDL_FillRect().

=== Музыка и звук ===
Работа со звуком в Ingame по своей сути похожа на работу со спрайтами. Здесь также определяются структуры SiHi и MiHi, являющиеся
обертками для указателей на Mix_Chunk (звуковой эффект) и Mix_Music (музыкальная композиция), соответственно. Структуры объединяются в массивы, насчитывающие 500 и 100 элементов. Для загрузки эффекта из файла формата WAV функция loadsound() вызывает
Mix_LoadWAV(), которая, в свою очередь, принимает имя WAV-файла
в качестве единственного параметра. Для воспроизведения эффекта
используется функция sound(), эквивалентная вызову:
Mix_PlayChannel (-1, sn[num].tmp, 0);
-1 является указанием использовать первый доступный канал,
0 – число повторений, означающее, что звук будет проигран один раз.

С музыкой все обстоит ненамного сложнее. Соответствующие
функции являются обертками над Mix_LoadMUS() и Mix_PlayMusiс().
Интерес представляет лишь функция stopmusic(), вызывающая
Mix_FadeOutMusic(1000);
для плавного затухания звука в течение
1 секунды.

=== Что дальше? ===
Наш краткий экскурс в SDL подошел к концу. Конечно, мы не рассмотрели и десятой
части возможностей этой замечательной
библиотеки, но сделали главное – разобрались в том, как работает движок Ingame.
Теперь, когда на нашей карте не осталось
белых пятен, вы можете сами решать, куда
двигаться дальше. Хотите – развивайте
ingame.h: исходный код распространяется
по лицензии GPL; хотите – напишите с его
помощью собственную игру. Возможен так-же третий вариант – разберитесь в деталях с
SDL и создайте что-нибудь с нуля. Главное,
если у вас получится что-то стоящее – не
забудьте сообщить нам об этом!

LXF103:Стрелялка - История изменений

Yaleks: Новая: {{Цикл/Стрелялка}} == Наш движок изнутри == : ''ЧАСТЬ 3 Пользоваться инструментом, не понимая, как он работа...