Как претворить в жизнь идею компьютерной игры? Приходилось ли вам, играя в свою любимую игру, мечтать о том, как можно было бы ее улучшить

Вид материала

Подобный материал:

1 ... 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Листинг 19.2. Си-версия программы для рисования фрагмента тек-стуры.

Render Sliver(sprite_ptr sprite,int scale, int column)

{

// Это обновленная версия функции рисования фрагмента текстуры.

// Она использует справочные таблицы с предварительно рассчитанными

// индексами масштабирования. В конце концов, я переписал ее

// на ассемблере из соображений скорости работы.

char far *work_sprite;

int far *row;

int work offset=0,offset,y,scale_off;

unsigned char data;

// Устанавливаем указатель на соответствующую строку

// справочной таблицы row = scale_table[scale];

if (scale>(WINDOW_HEIGHT-1))

{ scale_off = (scale-(WINDOW_HEIGHT-1))>>1;

scale=(WINDOW_HEIGHT-l);

sprite->y = 0;

}

// Устанавливаем указатель на спрайт для облегчения доступа

work_sprite = sprite->frames[sprite->curr_frame];

// Вычисляем смещение спрайта в видеобуфере

offset = (sprite->y << 8) + (sprite->y <<6) + sprite->x;

for(y=0;y
{

double_buffer[offset] = work_sprite[work_offset+column];

offset += SCREEN_WIDTH;

work_offset = row[y+scale_off];

} // Конец цикла for

) // Конец функции

Листинг 19.3. Ассемблерная версия программы рисования фрагмента текстуры (SLIVER.ASM).

; Эта функция является ассемблерной версией

; аналогичной функции на Си

; Она использует заранее вычисленные таблицы

; для увеличения скорости работы

;////////////////////////////

.MODEL MEDIUM, С ; Используем модель MEDIUM

.CODE ; Начало сегмента кода

EXTRN double_buffer;DWORD ; Буфер в оперативной памяти

EXTRN sliver_texture:DWORD ; Указатель на текстуру

EXTRN sliver_column:WORD ; Текущий столбец текстуры

EXTRN sliver_top:WORD ; Начальная вертикальная позиция

EXTRN sliver_scale:WORD ; Общая высота текстуры

ЕХТERN sliver_ray:WORD ; Текущий столбец экрана

EXTRN sliver_clip:WORD ; Какая часть текстуры отсекается?

EXTRN scale_row;WORD ; Номер колонки в таблице ; масштабирования

PUBLIC Render_Sliver_32 ; Объявляем функцию общедоступной

Render_Sliver_32 PROC FAR С ; функция на Си

.386 ; использовать инструкции 80386 процессора

push si ; сохранить регистры push di

les di, doubie_buffer ; установить в ES:DI адрес буфера

mov dx,sliver_column ; загрузить номер строки в DX

lfs si, sliver_texture ; FS:SI указывает на текстуру

; offset = (sprite->y « 8) + (sprite->y « 6) + sprite->x

mov bx,sliver_top ; умножить Y на 320

; для вычисления смещения

shl bx,8

mov ax,bx

shr bx, 2

add bx,ax

add bx,sliver_ray ; добавить Х

add di,bx

mov bx,sliver_clip ; занести константы в регистры

mov ax,sliver_scale

add ax,bx

Sliver_Loop: ; основной цикл

; double_buffer [offset] = work_sprite [work_offset+column]

xchg dx,bx ; обменять содержимое BX и DX, так как

; только BX можно использовать в качестве

; индексного регистра

mov cl, BYTE PTR fs:[si+bx] ; получить пиксель текстуры

mov es:[di], cl ;поместить его на экран

xchg dx,bx ; восстановить регистры ВХ и DX

mov сх,Ьх ;готовимся работать с таблицей

; row = scale_table[scale]

mov dx, scale_row

shl bx,1

add bx, dx

mov dx, WORD PTR [bx] ; выбираем масштаб из массива

add dx,sliver_column

mov bx,cx

; offset += SCREEN_WIDTH;

add di,320 ; переходим к следующей строке

inc bx ; инкремент счетчика

cmp bx, ax ; работа закончена?

jne Sliver_Loop

pop di ; восстанавливаем регистры

pop si

ret ; конец работы

Render_Sliver_32 ENDP END

В принципе, ассемблерный вариант программы делает то же самое, что и Си-версия. Только в ассемблере используются глобальные переменные, выполняется небольшое отсечение и все работает быстрее. Я был вынужден использовать команды 386-го процессора и регистры дополнительного сегмента, чтобы ускорить работу программы, насколько возможно. Без использования регистров добавочного сегмента я был бы вынужден работать со стеком что немного уменьшило бы скорость выполнения. Теперь я должен извиниться за то, что сказал несколько раньше. Я говорил, что мы должны использовать 386 и 486 процессоры, поскольку они быстрее 8086. Это не было абсолютной правдой. Ведь применять команды, использующие 32-битовые регистры и все прочее в этом роде, можно только с привлечением ассемблера (конечно, если вы не используете DOS-расширитель вместе с 32-битным компилятором). Хотя, опять же, было бы лучше оставить эти части программы простыми и понятными.

Оттенение

Поиграв немного в Warlock, вы наверняка обратите внимание на отсутствие теней. На самом деле стены могут выглядеть слегка оттененными, но это не так. Просто я подготовил для каждой из стен по два варианта изображения:

Для вертикальных стен я использую одну версию текстуры;
Для горизонтальных стен я применяю просветленное изображение текстуры.

Изначально в программе было оттенение, но это уменьшило скорость ее работы примерно на 5 процентов. Но не это волновало меня больше всего. Основные проблемы, связанные с используемой техникой оттенения, возникли с палитрой. Я должен был разбить ее на части внутри зон одного и того же цвета с различными оттенками, но решил, что это было бы чересчур сложно для вас. Если вы хотите иметь оттенение, вы можете создать свою собственную палитру и использовать технические приемы, описанные в шестой главе, «Третье измерение», чтобы выбрать надлежащий оттенок в зависимости от таких параметров, как угол и расстояние.

Использование ассемблера

Использование ассемблера только иногда является последним средством увеличения быстродействия некоторой части программы до приемлемого уровня. В Warlock я написал около 100 ассемблерных строк для оптимизации только наиболее критичных по времени выполнения кусков игры. Они, конечно, относились к визуализации графики. Существует определенная норма среди программистов игр для ПК: в основном игра пишется на Си, а затем некоторые функции, практически только относящиеся к графике, переписываются па ассемблере. (Если вы вдруг обнаружили, что, применяя ассемблер для реализации искусственного интеллекта или игровой логики, с вашей программой происходит что-то неладное, стоит хорошенько подумать, не вернуться ли к Си.) Я почти уверен, что лучшие мировые программисты могли бы сделать вашу и мою программы на Си значительно быстрее и без использования ассемблера. Запомните это, и когда найдете ассемблер пригодным не только для функций, связанных с графикой и низкоуровневым программированием, признайте, что надо сделать шаг назад (и шаг вперед... словно мы танцуем ча-ча-ча!) и начать сначала. Так или иначе, на ассемблере я переписал только две функции, которые перемещают содержимое дублирующего буфера в видеопамять и рисуют небо и землю (Листинг 19.5). Если уж на то пошло, их ассемблерный вариант занимает всего 5-10 строк.

Листинг 19.4. Функция, переносящая содержимое дублирующего бу-фера в видеопамять (DRAWG.ASM).

; Функция просто копирует дублирующий буфер в видеопамять

;Она использует 32-битовые операции и регистры

;для увеличения быстродействия

;/////////////////////

.MODEL MEDIUM,С ; используем medium модель

; и соглашения языка Си

.CODE ;начало кодового сегмента

EXTRN double_buffer:DWORD ; указатель на дублирующий буфер

PUBLIC Draw_Ground_32 ; делаем функцию общедоступной

Draw_Ground_32 PROC FAR С ; функция поддерживает-соглашения

; по вызову для языка Си и является ; дальней

.386 ; использовать инструкции процессора 80386

push di ; сохраняем регистр DI

cld ; сбрасываем флаг направления

les di, double_buffer ; загружаем в ES:DI адрес буфера

хоr еах,еах ; обнуляем регистр ЕАХ

mov сх,320*76/4 ; заполняем 76 строк

rep stosd ; делаем это

mov еах,01Е1Е1Е1Еh ; загружаем в ЕАХ код серого цвета

mov сх,320*76/4 ; нам надо заполнить 76 строк

rep stosd ; делаем это

pop di ; восстанавливаем DI

ret ; конец

Draw_Ground_32 ENDP END

Листинг 19.5. функция визуализации неба и земли (RENDERB.ASM).

; Эта функция рисует землю и небо. В ней используются

; 32-битовые регистры и инструкции.

;//////////////////////////////////

.MODEL MEDIUM,С ; использовать medium модель и соглашение Си

.CODE ; начало кодового сегмента

EXTRN double_buffer:DWORD ; адрес дублирующего буфера

EXTRN video_buffer:DWORD ; адрес видеобуфера

PUBLIC Render_Buffer_32 ; делаем функцию общедоступной

Render_Buffer_32 PROC FAR С ; функция поддерживает соглашения

; Си и является дальней

.386 ; использовать инструкции 80386 процессора

push ds ; сохранить регистр сегмента данных

cld ; сбрасываем флаг направления

lds si, double_buffer ; в регистры источника (DS:SI)

; загружаем адрес буфера

les di, video_buffer ; в регистры приемника (ES:DI)

;загружаем адрес видеопамяти

mov сх,320*152/4 ; определяем количество двойных слов

rep movsd ; копируем

pop ds ; восстановить регистр сегмента данных

ret ; сделано!

Render_Buffer_32 ENDP

END

Цикл игры

Как я сказал, Warlock едва ли является полноценной игрой. Фактически, в ней вы можете только погулять, обозревая окрестности. Я создал механизм работы с трехмерной графикой, а вы сделайте из него игру. Но несмотря ни на что, в моей разработке все же присутствует некоторый набросок сюжета, который мы и можем обсудить.

Вся программа игры сосредоточена в исходном модуле WARLOCK.C. Я собрал все в одном модуле вместо того, чтобы разбивать программу на части, чтобы вам легче было ее понять и добавить то, что вы сочтете нужным.

Игра основывается на структуре управляемых событий. Под управляемыми событиями я подразумеваю, что программа реагирует на действия игрока, использующего только ввод с клавиатуры. Когда игрок нажимает клавишу, изменяются местоположение персонажа, угол зрения, или то и другое вместе. Полученная информация обрабатывается и отображается в следующем кадре. Игра имеет следующую структуру событий:

Инициализация; изображение и звуки загружены, справочные таблицы созданы- Также установлен новый обработчик прерывания клавиатуры, позволяющий обрабатывать одновременное нажатие нескольких клавиш.
Опрос клавиатуры. Если какая-токлавиша была нажата или отпущена, это отражается в справочной таблице изменения статуса клавиатуры. Полученная информация используется для выбора направления движения.
Если на предыдущем шаге определено нажатие клавиш перемещения, то вычисляются новые координаты персонажа. Если они допустимы, то все в порядке, в противном случае персонаж возвращается на первоначальную позицию.
Проверяется нажатие клавиши Пробел (с ее помощью можно открывать двери). Если Пробел нажат и дверь находится точно напротив игрока, выполняется функция, отвечающая за открывание двери. Она последовательно выводит кадры анимации распахивающейся двери и открывает в этом месте проход.
В Warlock используются звуки, имитирующие вой ветра, стоны, рычание. Если соответствующая переменная принимает определенное значение, случайным образом выбирается и проигрывается один из этих звуков.
Ожидание вертикальной синхронизации экрана (описанной в седьмой главе). Это придает ходу игры определенный ритм и позволяет свести к минимуму мерцание изображения при его обновлении.
Построение изображения отсечением лучей.
Возврат к шагу 2.

Игра будет пуста без сюжета и противников. Это те вещи, которые вам необходимо ввести в нее. Я допускаю, что в моей версии игры маловато спрайтов, Но если бы я увеличил их количество, программу пришлось бы еще больше оптимизировать, переписывая отдельные части на ассемблере. Мне же хотелось оставить ее простой и позволить вам доработать ее самостоятельно. У вас уже есть все необходимое, чтобы добавить спрайты в игровое пространство и я дам вам несколько советов (в разделе «размещение объектов в пространстве»), чтобы нацелить вас в нужном направлении. А пока поговорим о формировании игрового пространства.

Игровое пространство

Игровое пространство или игровое поле представлено двухмерной матрицей размером 64х64 элемента. Она содержит целые числа, которые представляют собой различные виды текстуры, отображаемые на стенах элемента. Warlock получает эти данные из файла RAYMAP.DAT.

Для создания игрового пространства Warlock можно воспользоваться программой WarEdit (которую мы создали в пятнадцатой главе, «Инструментальные средства»), но прежде потребуется ее слегка модифицировать. Опять же, я хочу, чтобы это сделали вы сами. WarEdit создает поле размером 200х200 элементов, а для Warlock требуется создать массив 64х64. Поэтому вам потребуется изменить размерность и целочисленные коды объектов,

На рисунке 19.4 показана матрица игрового пространства, в котором вы движетесь.

Как видите, игровое пространство составляется из чисел, имеющих следующее толкование:

1 - Использовать текстуру № 1 для этих блоков;

3 - Использовать текстуру № 2 для этих блоков;

5 - Использовать текстуру № 3 для этих блоков;

7 - Использовать текстуру № 4 для этих блоков.

Номера текстур в действительности являются индексами, обозначающими последовательность загрузки в память. На самом деле каждая текстура имеет два оттенка, то есть существуют текстурные пары: (1,2), (3,4), (5,6) и т. д. Изображения текстур находятся в файле WALLTEXT.PCX. Они последовательно считываются слева направо и сверху вниз.

В сущности, это все о представлении игрового пространства. Не так уж и много. В WarEdit'e, если вы помните, мы использовали значительно больше определений для описания различных элементов и их сущности. В Warlock мы видим, что многое из этой начинки не является в настоящий момент необходимым. Однако если вы модернизируете ядро игры, эта начинка вам пригодится.

Одна из интересных вещей насчет Warlock заключена в демонстрационном режиме. Обсудим его механику.

Режим демонстрации

Признаться, режим демонстрации стал для меня настоящей головной болью. Я пытался сделать его максимально простым для конструирования, но никакой из технических приемов, которыми я воспользовался, не позволил добиться воспроизведения моих действий в реальном времени. Это была настоящая беда! Я хотел записать клавиатурный ввод, чтобы позже проиграть его из файла, как если бы это была настоящая клавиатура. Программа в этом случае не смогла бы заметить подмену. Проблема заключалась в том, что я совершенно забыл о существовании ISR, получающего ввод вместо стандартной функции getch ().

В любом случае, когда после записи клавиатурного ввода я воспроизвел его, то не получил того же эффекта, что и при записи, потому что ввод не управлялся прерыванием. Отсутствие синхронизации между нажатием клавиши и изменением позиции игрока позволило свободно проходить сквозь стены и дало еще несколько странных эффектов.

Чтобы справиться с этой проблемой, для синхронизации игры я выбрал момент начала действий игрока, а не момент прихода команды на выполнение действия. Я отмечал тот момент, когда персонаж двинулся, а не когда ему было приказано двинуться. В конечном счете, это нормально заработало. Демонстрационная заставка крутится порядка минуты.

Чтобы выйти из режима демонстрации, просто нажмите клавишу Esc. Если вы хотите создать спой собственный демонстрационный клип, вы можете раскомментировать определение MAKING_DEMO и изменить значение переменной demo_mode, присвоив ей значение 0. Это позволит создать демонстрационный клип под названием DEMO.DAT. Затем вы должны отменить все изменения, откомпилировать программу заново и запустить ее: демонстрация будет вашей собственной. Однако будьте осторожны! В программе отсутствует проверка на переполнение памяти и она будет серьезно повреждена, если вы превысите длину демонстрационного ролика (которая рассчитана примерно на 1000 команд).

Размещение объектов в пространстве

Я чувствую себя так, словно прощаюсь с вами, так и не разместив спрайты в игровом пространстве. Мне жаль, но я действительно хочу, чтобы вы сделали это самостоятельно. Это укрепит ваш характер. Хотя, я дам вам некоторые разъяснения.

Рисование спрайтов в игровом пространстве отделено от механизма трассировки лучей. Это самые обычные спрайты, и их можно размещать где и как угодно. Прежде чем визуализировать их, мы должны убедиться, что они находятся в поле зрения игрока. Это выполняется путем нахождения их местоположения относительно игрока и проверкой, попадают ли они внутрь угла зрения игрока. Если они попадают в ноле зрения, то рассчитывается ракурс, в котором игрок их видит. Как только это сделано, они могут быть визуализированы. Но как насчет скрытых поверхностей?

Во время трассировки лучей вы храните расстояние до каждого из фрагментов. Однако массив таких данных — это на самом деле Z-буфер. Эти данные используются для сравнения расстояний до каждой из вертикальных линии спрайта. Вычисляется расстояние от спрайта до игрока. Затем во время рисования каждого из вертикальных фрагментов спрайта, расстояние между игроком и этим фрагментом сравнивается с рассчитанными во время трассировки лучей значениями в Z-буфере. Если фрагмент спрайта находится ближе, он рисуется. В противном случае, он перекрыт стеной и рисовать его не надо.

Итак, спрайты ничем не отличаются от прочих трехмерных объектов за исключением того, что они выводятся всегда перпендикулярно лучу зрения (что упрощает их визуализацию и тексту текстуирование). Однако все механизмы работы с трехмерными многоугольниками, которые рассматривались в шестой главе применимы и к спрайтам. Они выглядят размещенными в игровом пространстве после того, как выполнена отриеовка всех остальных элементов, однако в действительности, отриеовка спрайтов и остальных элементов совершенно независимы друг от друга. .

Быстрее, быстрее, еще быстрее

Перечислю некоторые вещи, которые можно сделать для ускорения трассировки

лучей.

Во-первых, начальная часть (секции 2 и 3) могут быть ускорены примерно на один процент за счет проведения некоторых предварительных вычислений;
Во-вторых, можно убрать последнюю оставшуюся операцию с плавающей точкой;
В-третьих, можно разделить трассировку по осям Х и Y по разным секциям, что сэкономит несколько операций сравнения;
В-четвертых, можно чередовать трассировку лучей и отрисовку экрана, трассируя лучи во время ожидания регенерации экрана;
Наконец, вместо режима 13h можно использовать так называемый режим X, имеющий разрешение 320x240 и являющийся наиболее быстрым из всех.

Но, это уже совсем другая история...

Несколько слов напоследок

Все, я больше не хочу говорить об играх для ПК. Теперь у вас есть необходимая техническая информация. Все остальное зависит от вашего воображения. Надеюсь, вы сможете написать совершенно невероятную игру, которая доставит другим удовольствие. Лично я делаю игры именно по этой причине. Но какие бы мотивы ни руководили вами, я надеюсь, что в вашем лице увижу новых исследователей виртуальных миров. И если мы встретимся где-нибудь в Туманности Андромеды, вам лучше держать ухо востро!

А может быть ваши путешествия будут магическими...

Любые вопросы, замечания и т. д. присылайте по адресу:

Andromeda Industries

P.O. Box 641744

San Jose, CA 95164-1744

Blog

Как претворить в жизнь идею компьютерной игры? Приходилось ли вам, играя в свою любимую игру, мечтать о том, как можно было бы ее улучшить