Version vom 6. Januar 2006, 15:57 Uhr

Der Enginepfad

Einführung

Willkommen auf dem Enginepfad des DelphiGL-Wikis. Dieser Pfad soll euch zeigen wie man eine Engine von Grund auf konzipieren und realisieren kann.

Wie funktioniert der Trampelpfad? Im nachfolgenden Abschnitt findet ihr einen Text, der euch etwas über Engines erzählen soll. Dieser Text ist durchsetzt mit Schlagwörtern, welche Links auf andere Artikel im Wiki sind. Wenn ihr diesen Links folgt, erfahrt ihr mehr zu den entsprechenden Themen.

Sinn des Trampelpfades ist es, euch die Artikel aufzuzeigen, welche ihr gelesen haben solltet und welche nützlich für den Einstieg in OpenGL sind. Am Ende dieses Trampelpfades findet ihr noch Links, die euch die Materie genauer erklären werden.

Der Trampelpfad

Am Beginn steht bei den meisten Anfängern zum Thema Engine die Frage "Was brauch' ich um eine Engine zu entwickeln?". Je nach dem welches Betriebsystem ihr als Plattform gewählt habt, können sich die Hilfsmittel unterscheiden.

Weiterhin ist die Wahl der Sprache zu treffen. Wenn ihr mit Object Pascal in seinen vielen Varianten (z.B. Delphi) arbeiten wollt, dann ist der DGLOpenGL.pas-Header genau das richtige für euch. Wenn es eine andere Sprache sein soll, müsst ihr euch dann nach einen aktuellen Header in Google umschauen. Es ist im vorhinein schon zu erwähnen, dass dieses Wiki Object Pascal in seiner Vielfalt verwendet.

Vorbereitung

Als erstes muss uns klar werden, welches Ausmaß die Engine erreichen soll. Davon abhängig ist unsere Planung zu gestalten.

1. Es ist ratsam mit der Plattformunterstützung anzufangen, da diese unsere unterste Schicht bilden wird.

Hier ist als erstes zu sagen, je mehr Platformen unterstütz werden sollen des so aufwendiger wird das :Projekt, im normalfall wird nur Windows unterstützt.

Nicht des so trotz, ist hier eine kleine Liste mit verschiedenen Betriebssystemen.

• Windows
• Linux
• MacOS X

2. Abhängig davon wählen wir nun unseren Compiler.

• Delphi (Windows)
• FreePascal (Windows, Linux, MacOS X)
• gcc (Windows, Linux, MacOS X)
• Kylix (Linux)
• VisualC++ (Windows)

3. Nun sollten wir entscheiden, welche Libary wir für das Ansprechen der Grafikkarte verwenden.

Es gibt einige wie z.B. DirectX, GDI und Mesa aber wir wollen uns mit OpenGL auseinander setzen, denn dieses ist ein OpenGL Wiki.

Dieser Verweis führt Sie auf den Verwendungspfad in diesem Wiki und soll zeigen wie man OpenGL unter den einzelnen OS nutzten kann.

4. Nun kommen wir zu allgemeinen Libaries für das ansprechen unsere Hardware.

Im vorraus ist zu sagen, dass ALSA und OSS Treiber unter Linux sind, die das abspielen von Sound ermöglichen aber nur ein Bruchteil der Bibiotheken ist für 3D Sound ausgelegt.

Sound:

• ALSA (Linux)
• BASS (Windows, Linux)
• Direct Sound (Windows)
• FMOD (Windows, Linux)
• OpenAL (Windows, Linux, MacOS X)
• OSS (Linux)
• SDL (Windows, Linux, MacOS X)

Netzwerk:

• Direct Net (Windows)
• SDL_Net (Windows, Linux, MacOS X)

5. Jetzt sollte man entscheiden, ob und welche Libaries man zur Erleichterung der nicht Hardwarebezogenen Aufgaben wählt. Um den Rahmen nicht zu sprengen nur ein paar Beispiele.

Physik:

• Havok (Windows)
• Newton (Windows, MacOS X)
• NovodeX (Windows)
• ODE (Windows, Linux, MacOS X)

Fenster:

• GTK (Windows, Linux)
• SDL (Windows, Linux, MacOS X)
• Win API (Windows)

6. Nun beachten wir unser eventuell eingeplantes Budget (normalerweise 0€ ^_^) und gehen die Liste oben nochmal durch.

Planung

Wir gehen mal von ein "AllInOne Wonder" aus und nutzen FreePascal aufgrund der Plattformunabhängigkeit, SDL und sämtliche Zusatzpakete zur plattformunabhängigen Fensterinitialisierung sowie Laden von etlichen Bildformaten. Für Sound werden wir aufgrund von Kostengründen auf OpenAL setzen und für Physik ist eine vorhandene Libary wie ODE zu favorisieren, da diese schon ausgereifter als selbst entwickelte ist. Doch kann eine eigene Physik Libary eventuell schneller und viel schlanker sein, da man nur eine handvoll Dinge braucht.

Geht's nun Los?
Na ja, nun kommt der warscheinlich unangenehmste Satz für alle.
Die Entwicklung einer Engine bedarf einer ausführlichen Planung, was kurz und knapp ein Softwarecycle bedeutet. Nun sollte man die einzelnen Schritte eines Softwarecycles abarbeiten und ganz am Ende, wenn viel Zeit rum ist, kann man dann endlich anfangen den Compiler flott zu machen. Kleiner Tip: macht euch die Mühe, da diese sich umso mehr auszahlt, je grösser das Projekt ist(für ein Packman Clon ist es aber eher Zeitverschwendung).
Das allerwichtigste bei großen Projekten ist, dass Aufgabenpakete/Module geschnürt werden. Diese sollten nach dem Blackbox-Prinzip erstellt werden. Dadurch können die Module unabhängig voneinadner von verschiedenen Personen erstellt werden. Um so etwas realisieren zu können, ist natürlich klar, dass in die Planung der Schnittstellen zwischen den Modulen sehr viel Zeit eingesetzt werden sollte. Änderungen in den Modulen sind kein Problem, Änderungen an der Schnittstelle können Einfluss auf das gesammte Projekt haben. Eine Engine kann entweder auf Low-Level oder High-Level API aufsetzen, idealerweiser sollte man eine zwischenlösung nutzen, hierzu finden sie unter High/Low-Level API weitere Informationen.

In der Industrie verwendet man in größeren Engines Wrapper. Dieser ist dazu da, dass OpenGL/SDL und DirectX über eine eigene API angesteuert werden kann und somit ist es möglich die Engine unter PC und Console laufen zu lassen. Laut einer neueren Umfrage schreiben 75% alle Amerikanischen Publisher ihren Entwicklerteams vor das sie eine Engine mit genau dieser Eigenschaft nuzten. Des weiteren ist es auch immer häufiger, dass Publisher auf der ganzen Welt ihren Entwicklerteams vorschreiben das sie eine fertige Engine(Middleware) zu verwenden haben. Dies hat den Grund, dass der Publisher somit das Risiko eines Spiels vermindert und Geld spart, da die Entwickler der Engine Geld kosten und das Artistpersonal ohne Arbeit rumsitzt. Diese kalkulierten Kosten sind in der Summe höher als der Preis einer aktuellen Engine, wie bei der Vision oder Source Engine.

Die ersten Schritte in eine nicht reelle Welt.

Nachdem man weiß, was das Projekt einmal enthalten soll, besteht der erste Schritt darin, Manager zu erstellen, die die Arbeit erleichtern. Bei 3D-Spielen ist z.B. ein Leveleditor kein Feature, was am Ende entwickelt wird, sondern der Editor ist fertig noch bevor das Spiel getestet wird. Deshalb gibt es in Firmen Programmierer, die nichts anderes machen als Tools/Manager für die Contenterstellung zu fertigen. Dazu gehören:

1. Leveleditoren um die "Welt" zu erstellen.
2. Texturmanager um den Programmierern den Zugriff auf die Texturen so einfach wie möglich zu machen.
3. Soundmanager (siehe vorheriges)
4. Lademanager für eigene Fileformate.

Nun ist es so weit, wir wissen was wir wollen und haben alles durchdacht. Nun gilt es die einzelnen Module in die Tat um zu setzen. Einige Module die es 3D Anwendungen/Spielen geben könnte:

Grundlagen:

1. Template
2. Kamera
3. Schrift
4. Input (Maus/Tastatur)

Fortgeschrittene Grundlagen:

1. Sound
2. Physik
3. Texturen
4. Levelformat
5. Modelformat
6. Console (Laufzeit-Schnittstelle zur Engine)
7. GUI (Game User Interface)
8. Netzwerk

Fortgeschritten:

1. Shader
2. Materials
3. Packformate
4. VFS (Virtual File System)
5. Soundformat-Erweiterungen
6. KI

Sieht doch eigentlich nach nicht so viel aus oder ? Hehe, der Schein trügt. In grossen Firmen sitzen meist mehre Programmierer, die in diesen Gebiet erfahren sind, an nur ein, maximal 2 Modulen.
Wie ist es dann möglich, dass es trotzdem so viele Spiele/Engines gibt, die nicht von Firmen sind ?

1. die Planung wird bei weitem nicht so groß ausfallen wie in Grossfirmen
2. die Koordination von vielen Person ist sehr schwer und es kann zu grossen Zeitlücken kommen
3. meistens wird die Planung sowieso nicht in die Tat umzusetzen sein, es gibt immer ein Problem
4. ein kleines Team kann sich mn besten Fall gegenseitig hochpuschen und zu mehr anspornen
5. Großfirmen haben selten die Möglichkeit, mal einen Codefetzen in Foren zu setzen und verbessern zu lassen
6. das nutzen von Libaries ist sehr zeitsparend

Die Engine ist fertig oder doch nicht ?

Fertig ist eine Engine nie, man kann sie immer wieder opimieren und erweitern. Doch kommt der Punkt, wo die Qualität den Ansprüchen völlig ausreichend ist. Man sollte nun noch überlegen, ob man eventuell ein Tool zur leichteren Handhabung der Engine entwickelt. So kann ein GUI-Editor oder Material-Editor die Arbeit um vieles erleichtern, wenn es dann heißt die Engine auch zu nutzen.

Nun bleibt es nur noch zu sagen: viel Glück und Erfolg mit der Entwicklung einer eigenen Engine. Mögen die bereitgestellten Links zur Erleuchtung führen.

Links

X-Dream Engine Projekt omorphia