Material-Effekte schreiben

Mit Material-Effekten können Sie die Stärken Ihrer 3D Hardware besser ausnutzen. Bei Effekten handelt es sich um eine Sammlung verschiedener Render-Techniken, die auf die unterschiedlichen Hardware-Geräte angepasst werden können. Damit haben Sie nicht nur die Möglichkeit, das Optimum aus der Grafikkarte herauszuholen, Effekte erleichtern auch das Anpassen vorhandener Spiele an neueere Grafikkarten mit zusätzlich entwickelten Features.

Um Effekte zu erstellen, müssen Sie sich mit den DirectX-Texture-Stages auskennen. Deswegen wird die Entwicklung von Effekten nur fortgeschrittenen Programmierern empfohlen, auch wenn es Spass macht, an den verschiedenen Render-Stages und Texture-Operationen herumzubasten und zu sehen, was dies auf dem Bildschirm für Änderungen produziert. Ist ein Effekt allerdings einmal anständig entwickelt worden, kann er von jedem verwendet werden. Im Folgenden finden sie einen kurzen Überblick über die Elemente eines Effektes in der Gamestudio-Engine. Bitte beachten Sie, dass dieser Überblick bei weitem nicht ausreicht, um Effekte vollständig zu verstehen - es ist erforderlich, die Microsoft DirectX9 Dokumentationzu lesen.

Effekte sind in drei Hauptbereiche unterteilt:

Variablenangaben (variable declarations) - optionale Werte, die vor dem Rendern gesetzt und dann in dem betreffenden Effekt verwendet werden; beispielsweise Texturen, die Matrix der Welt oder Beleuchtungsparameter.
Techniken und Durchläufe - sie definieren wie etwas gerendert wird und beziehen Statusinformation sowie Vertex- und Shader-Angaben mit ein.
Funktionen - optionaler in Shader-Assembler oder HLSL geschriebener Shader-Code.

Variables

float4 diffuse : DIFFUSE = { 0, 0, 0, 1 };

float4 ist der Typ (ein treibender Point-Vektor mit 4 Komponenten), diffuse ist der Name. Nach dem Doppelpunkt steht eine Marke zum Bestimmen der Anwendung. In diesem Fall wird sie als Streufarbe (diffuse) benutzt. Schliesslich wird der Wert auf 0,0,0,1 (rot, grün, blau, alpha) initialisiert.

float4x4 matWorld : WORLD;
float4x4 matView : VIEW;
float4x4 matProj : PROJECTION;

Dies beschreibt drei Matrizen namens matWorld, matView und matProj, die während des Effekts für die Welt, die View- und Projektions-Matrix verwendet werden wird. Diese Matrizen sind bereits von der Engine vordefiniert und werden automatisch auf die Welt-, View- und Projektionsmatrizen des zu rendernden Objekts gesetzt.

A7.60 Bestimmte Variablen können unter Verwendung des gemeinsamen Typenmodifikators von den Effekten gemeinsam benutzt werden. Die Engine stellt einen Effekten-Pool für alle gemeinsamen effekt-Variablen zur Verfügung.

Spezielle Variablennamen

• A7.60 Wenn der Variablenname einer Textur die Buchstabenfolge "_bmap" beinhaltet, ist er von eimem BMAP-Objekt im Voraus gesetzt. In lite-C ist dieses Objekt mit dem Namen definiert, der der "_bmap"-Buchstabenfolge vorangeht. Auf diese Weise kann ein Shader eine beliebigen Anzahl von Texturen verwenden. Beispiel:
• A7.75 Endet der Name einer Fließkomma-Shadervariablen, eines Arrays oder Vektors auf die Buchstabenfolge "_var" oder "_flt", wird der/diejenige automatisch von einer entsprechenden globalen Variablen bzw. Array oder Strukt im Voraus gesetzt. Der/diejenige wird in lite-C mit dem Namen, dem die Zeichenfolge "_var" bzw."_flt" vorangestellt ist, definiert. Derart kann ein Shader jedwede globale Variable aus dem Skript verwenden. (siehe _var).

Techniken

Funktioniert eine bestimmte Technik nicht, da die angegeben Phasenzustände der Textur von der 3D Hardware nicht unterstützt werden, wird automatisch zur nächste Technik des Effekts gesprungen. Deswegen sollte jeder Effekt eine einfache Fallback-Technik enthalten, um auch alte Hardware zu unterstützen. Sie wollen zum Beispiel einen Teich mit sich realistisch kräuselndem Wasser, das Licht reflektiert erstellen: Sie beginnen Sie mit der ersten Technik, die in einem einzigen Durchlauf das Wasser rendert, Glanzlichter sowei kaustische Texturen hinzufügt und Licht auf das Wasser wirft. Kann Ihre hardware diese Technik nicht in einem einzigen Durchlauf rendern, könnte eine zweite Technik das Wasser rendern, Glanzlichter oder kaustische Texturen hinzufügen, jedoch kein Licht auf das Wasser bringen.

Eine Technik wird mit dem Schlüsselwort technique gefolgt von einem optionalen, ureigenen Namen definiert; beispielsweise:

technique BumpMapping

Spzielle Technik-Namen

• A7 Enthält eine Technik die Zeichenfolge "lod1", "lod2", oder "lod3", wird sie am betreffenden LOD-Abstand gerendert. Ob ein LOD-Modell existiert oder nicht, ist dabei egal. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche, vom Abstand des Modells abhängige Effekte rendern. Der zeitaufwändigsten Technik geben Sie einen willkürlichen Namen und verwenden Sie die Techniknamen lod1, lod2 und lod3 für einfachere und schnellere Effekte.
• A7.50 Enthält ein Technik-Name die Zeichenfolge"_lm", wird er zum Rendern von lightgemappten Blocks, Modellen oder Terrain benutzt. Im Falle von Blocks oder Modellen, enthält die zweite Skin (entSkin2) die Lightmap. Im Fall von Terrain-Entities, enthält der Lightmap-Pointer der Entity die Lightmap. Enthält ein Technik-Name die Zeichenfolge "_lm1", "_lm2", oder "_lm3", wird er für gelightmappte Meshes am betreffenden LOD-Abstand benutzt.

Durchgänge

Innerhalb der Technik können einer oder mehrere Durchläufe (pass) definiert werden, die die aktuellen Zustandszuweisungen enthalten. Jeder Durchgang ist ein wirklicher Renderprozess. Ein Durchgang wird mit dem Schlüsselwort pass, dem ein optionaler eigenständiger Name folgt, definiert, z. B.:

pass one

Durchgänge werden in der Reihenfolge, in der sie in der Technik erscheinen ausgeführt. Innerhalb eines Durchgangs lassen sich Zustände auf Werte oder Ausdrücke setzen. Sie werden auf sehr ähnliche Weise wie im Skript gesetzt; beispielsweise:

ColorOp[0] = SelectArg1;

LightEnable[0] = true; // turn on light 0
ZEnable = true; // turn on depth tests

Sie finden alle verfügbaren Zustände und Optionen in der Dokumentation zu DirectX. Ein Beispiel zweier Techniken, in dem die zweite zwei Durchgänge hat, könnte also so aussehen:

technique FirstTechnique
{
   pass P0
   {
   // Set states here for pass 0
   }
}

technique SecondTechnique
{
   pass P0
   {
   // Set states here for pass 0
   }

   pass P1
   {
   // Set states here for pass 1
   }
}

Beispiel einer einfachen Texturierungs-Technik:

texture entSkin1; // Variable declaration

technique textureTechnique
{
   pass p0
   {
     Texture[0] = <entSkin1>;
   
     MinFilter[0] = Linear;
     MagFilter[0] = Linear;
     MipFilter[0] = Linear;
   
     ColorOp[0] = Modulate;
     ColorArg1[0] = Texture;
     ColorArg2[0] = Diffuse;
     AlphaOp[0] = SelectArg2;
     AlphaArg1[0] = Texture;
     AlphaArg2[0] = Diffuse;
   }
}

Die Textur wird dem Zustand 0 zugewiesen, dann wird das Filtern auf bilinear gesetzt. Die Textur wird dann durch Setzen der Farboperatoren mit der diffusen Farbe abgestimmt.

Spezielle Durchgangsnamen

Durchgänge können mit Ausnahme der folgenden Ausnahme willkürliche Namen haben: A7.60): Enthält der erste Durchgangsname die Zeichenfolge "_repeat", wird der Durchgang für jede Skin des Modells wiederholt. Nach jedem Durchgang nehmen die entSkin1..entSkin3 zugewiesenen Skins um 1 zu. Hat das Modell also 5 Skins, wird der Durchgang 5 mal wiederholt, wobei entSkin1 auf die erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Skin in Folge gesetzt wird. Diese spezielle Methode lässt sich zum Rendern einer willkürlichen Anzahl von Skins verwenden, beispielsweise für multitexturiertes Terrain mit 4 oder mehr Texturen. Beispiel:

texture entSkin1; // tiled terrain texture with mask on alpha 

//////////////////////////////////////////////////////////////////////

technique terraintex
{
  pass multitex_repeat11
  {
    AlphaBlendEnable = True;
    SrcBlend = SrcAlpha;
    DestBlend = InvSrcAlpha;
		
    Texture[0] = <entSkin1>;
    TexCoordIndex[0] = 0; // base texture coordinates for alpha 
    AlphaOp[0] = SelectArg1;
    AlphaArg1[0] = Texture;
		
    Texture[1] = <entSkin1>;
    TexCoordIndex[1] = 1; // detail texture coordinates for RGB
    ColorArg1[1] = Texture; 
    ColorArg2[1]= Diffuse;
    ColorOp[1] = Modulate2x;
    AlphaArg1[1] = Current;
    AlphaOp[1] = SelectArg1;

    ColorOp[2] = Disable;
    AlphaOp[2] = Disable;
  }
}

Folgen auf "_repeat" zwei Zahlen wie im obigen Beispiel, ist die erste Zahl die (1..4) Skin zum Starten der Wiederholung und die zweite Zahl (1..4) ist die Skinzunahme pro Durchgang. Beispiel: hat ein Modell 6 Skins, wird ein Durchgang, der auf "_repeat32" endet zwei mal wiederholt. Das erste mal mit der dritten Skin auf entSkin3 und die vierte auf entSkin4, das zweite mal mit der fünften Skin auf entSkin3 und der sechsten auf entSkin4. Die erste und zweite Skin bleiben während beider Durchgänge entSkin1 und entSkin2 zugewiesen. Auf diese Weise können gewöhnliche Skins wie Lightmaps oder Normalen-Maps für alle Durchgänge benutzt werden. Die Nummer der gegenwärtigen Durchgangswiederholung lässt sich durch die Shader-Variable iRepeat auswerten.

Die obigen Beispiele haben keinerlei Shader-Code enthalten - es sind sogenannte Fixed Function Pipeline (FFP) -Effekte. Für Informationen über das Schreiben von Shadern lesen Sie bitte das Shader-Kapitel dieses Handbuchs und ganz besonders die Shader-Workshops.

Edition

Siehe auch:

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