2018年5月25日金曜日

LWJGL3で3Dゲーム開発のすすめ日記(1)

1.ゲームループ


やっと前に進む兆しが見えてきました
いままで記事を探しては脳内トレーニングをしては一旦休んで
ってのを繰り返してきてはや1年が経過
時間を無駄にした気がする...

てな感じでついにとっつきにくい英字のチュートリアルを
進化したgoogle先生に翻訳してもらいながら読み進んでくことに決めました.

lwjglの環境構築で手こずっている方はうちのページでもやり方紹介してるので
参考にしていただけると幸いです。
eclipseによるLWJGL3のわかりやすい導入方法の備忘録


多分一番いい記事なのでココを参考に進めていこうという所存です.
https://ahbejarano.gitbook.io/lwjglgamedev/



とりあえずちょっと知識がある人ならIntroductionは読み飛ばして次の
GameLoopから読んじゃっていいと思います.
英字だったので説明は後々気が乗れば付け加えていきたいと思います
今回は拾ってきたコードだけ貼って逃げます.

ちなみにコードのライセンスはApache Apache v2.0が適応されています
まずはメインプログラムmain.java
package org.lwjglb.game;

import org.lwjglb.engine.GameEngine;
import org.lwjglb.engine.IGameLogic;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            boolean vSync = true;
            IGameLogic gameLogic = new DummyGame();
            GameEngine gameEng = new GameEngine("GAME", 600, 480, vSync, gameLogic);
            gameEng.start();
        } catch (Exception excp) {
            excp.printStackTrace();
            System.exit(-1);
        }
    }
}

次はゲームの動きを決めるところDummyGame.java
改造するならこのコードですね
package org.lwjglb.game;

import static org.lwjgl.glfw.GLFW.GLFW_KEY_DOWN;
import static org.lwjgl.glfw.GLFW.GLFW_KEY_UP;
import static org.lwjgl.opengl.GL11.glViewport;
import org.lwjglb.engine.IGameLogic;
import org.lwjglb.engine.Window;

public class DummyGame implements IGameLogic {

    private int direction = 0;
    
    private float color = 0.0f;

    private final Renderer renderer;
    
    public DummyGame() {
        renderer = new Renderer();
    }
    
    @Override
    public void init() throws Exception {
        renderer.init();
    }
    
    @Override
    public void input(Window window) {
        if ( window.isKeyPressed(GLFW_KEY_UP) ) {
            direction = 1;
        } else if ( window.isKeyPressed(GLFW_KEY_DOWN) ) {
            direction = -1;
        } else {
            direction = 0;
        }
    }

    @Override
    public void update(float interval) {
        color += direction * 0.01f;
        if (color > 1) {
            color = 1.0f;
        } else if ( color < 0 ) {
            color = 0.0f;
        }
    }

    @Override
    public void render(Window window) {
        if ( window.isResized() ) {
            glViewport(0, 0, window.getWidth(), window.getHeight());
            window.setResized(false);
        }

        window.setClearColor(color, color, color, 0.0f);
        renderer.clear();
    }
}


レンダリングを制御するとこRenderer.java
package org.lwjglb.game;

import static org.lwjgl.opengl.GL11.GL_COLOR_BUFFER_BIT;
import static org.lwjgl.opengl.GL11.GL_DEPTH_BUFFER_BIT;
import static org.lwjgl.opengl.GL11.glClear;

public class Renderer {

    public Renderer() {        
    }
    
    public void init() throws Exception {        
    }

    public void clear() {
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    }
}


ココまでの3つは同じフォルダに入れときます.

ここからはゲームを動作させるのに必要なプログラムです
いじることはないと思います.
GameEngine.java
package org.lwjglb.engine;

public class GameEngine implements Runnable {

    public static final int TARGET_FPS = 75;

    public static final int TARGET_UPS = 30;

    private final Window window;

    private final Thread gameLoopThread;

    private final Timer timer;

    private final IGameLogic gameLogic;

    public GameEngine(String windowTitle, int width, int height, boolean vSync, IGameLogic gameLogic) throws Exception {
        gameLoopThread = new Thread(this, "GAME_LOOP_THREAD");
        window = new Window(windowTitle, width, height, vSync);
        this.gameLogic = gameLogic;
        timer = new Timer();
    }

    public void start() {
        String osName = System.getProperty("os.name");
        if ( osName.contains("Mac") ) {
            gameLoopThread.run();
        } else {
            gameLoopThread.start();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            init();
            gameLoop();
        } catch (Exception excp) {
            excp.printStackTrace();
        }
    }

    protected void init() throws Exception {
        window.init();
        timer.init();
        gameLogic.init();
    }

    protected void gameLoop() {
        float elapsedTime;
        float accumulator = 0f;
        float interval = 1f / TARGET_UPS;

        boolean running = true;
        while (running && !window.windowShouldClose()) {
            elapsedTime = timer.getElapsedTime();
            accumulator += elapsedTime;

            input();

            while (accumulator >= interval) {
                update(interval);
                accumulator -= interval;
            }

            render();

            if (!window.isvSync()) {
                sync();
            }
        }
    }

    private void sync() {
        float loopSlot = 1f / TARGET_FPS;
        double endTime = timer.getLastLoopTime() + loopSlot;
        while (timer.getTime() < endTime) {
            try {
                Thread.sleep(1);
            } catch (InterruptedException ie) {
            }
        }
    }

    protected void input() {
        gameLogic.input(window);
    }

    protected void update(float interval) {
        gameLogic.update(interval);
    }

    protected void render() {
        gameLogic.render(window);
        window.update();
    }
}


IGameLogic.java
package org.lwjglb.engine;

public interface IGameLogic {

    void init() throws Exception;

    void input(Window window);

    void update(float interval);
    
    void render(Window window);
}


Window.java
package org.lwjglb.engine;

import static org.lwjgl.glfw.GLFW.*;
import org.lwjgl.glfw.GLFWErrorCallback;
import org.lwjgl.glfw.GLFWVidMode;
import org.lwjgl.opengl.GL;
import static org.lwjgl.opengl.GL11.GL_FALSE;
import static org.lwjgl.opengl.GL11.GL_TRUE;
import static org.lwjgl.opengl.GL11.glClearColor;
import static org.lwjgl.system.MemoryUtil.NULL;

public class Window {

    private final String title;

    private int width;

    private int height;

    private long windowHandle;

    private boolean resized;

    private boolean vSync;

    public Window(String title, int width, int height, boolean vSync) {
        this.title = title;
        this.width = width;
        this.height = height;
        this.vSync = vSync;
        this.resized = false;
    }

    public void init() {
        // Setup an error callback. The default implementation
        // will print the error message in System.err.
        GLFWErrorCallback.createPrint(System.err).set();

        // Initialize GLFW. Most GLFW functions will not work before doing this.
        if (!glfwInit()) {
            throw new IllegalStateException("Unable to initialize GLFW");
        }

        glfwDefaultWindowHints(); // optional, the current window hints are already the default
        glfwWindowHint(GLFW_VISIBLE, GL_FALSE); // the window will stay hidden after creation
        glfwWindowHint(GLFW_RESIZABLE, GL_TRUE); // the window will be resizable
        glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
        glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 2);
        glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
        glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);

        // Create the window
        windowHandle = glfwCreateWindow(width, height, title, NULL, NULL);
        if (windowHandle == NULL) {
            throw new RuntimeException("Failed to create the GLFW window");
        }

        // Setup resize callback
        glfwSetFramebufferSizeCallback(windowHandle, (window, width, height) -> {
            this.width = width;
            this.height = height;
            this.setResized(true);
        });

        // Setup a key callback. It will be called every time a key is pressed, repeated or released.
        glfwSetKeyCallback(windowHandle, (window, key, scancode, action, mods) -> {
            if (key == GLFW_KEY_ESCAPE && action == GLFW_RELEASE) {
                glfwSetWindowShouldClose(window, true); // We will detect this in the rendering loop
            }
        });

        // Get the resolution of the primary monitor
        GLFWVidMode vidmode = glfwGetVideoMode(glfwGetPrimaryMonitor());
        // Center our window
        glfwSetWindowPos(
                windowHandle,
                (vidmode.width() - width) / 2,
                (vidmode.height() - height) / 2
        );

        // Make the OpenGL context current
        glfwMakeContextCurrent(windowHandle);

        if (isvSync()) {
            // Enable v-sync
            glfwSwapInterval(1);
        }

        // Make the window visible
        glfwShowWindow(windowHandle);

        GL.createCapabilities();

        // Set the clear color
        glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
    }

    public void setClearColor(float r, float g, float b, float alpha) {
        glClearColor(r, g, b, alpha);
    }

    public boolean isKeyPressed(int keyCode) {
        return glfwGetKey(windowHandle, keyCode) == GLFW_PRESS;
    }

    public boolean windowShouldClose() {
        return glfwWindowShouldClose(windowHandle);
    }

    public String getTitle() {
        return title;
    }

    public int getWidth() {
        return width;
    }

    public int getHeight() {
        return height;
    }

    public boolean isResized() {
        return resized;
    }

    public void setResized(boolean resized) {
        this.resized = resized;
    }

    public boolean isvSync() {
        return vSync;
    }

    public void setvSync(boolean vSync) {
        this.vSync = vSync;
    }

    public void update() {
        glfwSwapBuffers(windowHandle);
        glfwPollEvents();
    }
}


Timmer.java
package org.lwjglb.engine;

public class Timer {

    private double lastLoopTime;
    
    public void init() {
        lastLoopTime = getTime();
    }

    public double getTime() {
        return System.nanoTime() / 1000_000_000.0;
    }

    public float getElapsedTime() {
        double time = getTime();
        float elapsedTime = (float) (time - lastLoopTime);
        lastLoopTime = time;
        return elapsedTime;
    }

    public double getLastLoopTime() {
        return lastLoopTime;
    }
}

この7個のコードをこのように配置することでたぶん動くと思います.
実行結果はなにもない黒い画面が表示され十字キー上でだんだん白くなっていきます

という感じでここから色々改変していって3Dゲームを作れたらいいなと思ってます.

次回はゲームループの解説です.
2.ゲームループ(説明)



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