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Desarrollo de Juegos de Video en 3D Parte 2: Usted está entrando en: La tercera dimensión Fabián Coello C. Febrero 2006.

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1 Desarrollo de Juegos de Video en 3D Parte 2: Usted está entrando en: La tercera dimensión Fabián Coello C. Febrero 2006

2 Temario Representando al mundo en tres dimensiones Representando al mundo en tres dimensiones Renderizado Renderizado 3D PipeLine 3D PipeLine DirectX y 3D DirectX y 3D Iniciando DirectX para hacer 3D Iniciando DirectX para hacer 3D

3 Representando al mundo en tres dimensiones Sistemas de Coordenadas (Eje de referencia ) Sistemas de Coordenadas (Eje de referencia ) Abstracción matemática ( Vectores ) Abstracción matemática ( Vectores ) Transformaciones ( Matrices ) Transformaciones ( Matrices ) (0,0,2) X + 2 = 1 ….. ???

4 Sistemas de Referencia Forma para describir la posición y orientación de objetos en cualquier dimensión ( R n R = Espacio) Forma para describir la posición y orientación de objetos en cualquier dimensión ( R n R = Espacio) Eje de coordenadas (relatividad) Eje de coordenadas (relatividad) Sistema Cartesiano (Espacio en dos dimensiones R 2 ) Sistema Cartesiano (Espacio en dos dimensiones R 2 ) x y R2R2R2R2 x y R3R3R3R3 z

5 Sistemas de Referencia Sistema de Coordenadas de mano Izquierda * Sistema de Coordenadas de mano Izquierda * Sistema de Coordenadas de mano Derecha Sistema de Coordenadas de mano Derecha +y +x -z +y +x +z

6 Vectores Elemento de un espacio Elemento de un espacio Usados para representar posición, cantidad ( magnitud ), orientación ( dirección ) Usados para representar posición, cantidad ( magnitud ), orientación ( dirección ) Representado como (x,y) en R 2 (x,y,z) en R 3, (x,y,z,w,…..) en R n Representado como (x,y) en R 2 (x,y,z) en R 3, (x,y,z,w,…..) en R n posicióndirecciónmagnitud

7 Operaciones de Vectores Suma, Resta Suma, Resta Multiplicación por escalar Multiplicación por escalar Producto Punto Producto Punto Producto Cruz Producto Cruz Longitud (Magnitud) Longitud (Magnitud)

8 Matrices Arreglo de números que representa una transformación lineal Arreglo de números que representa una transformación lineal Pueden representar transformaciones (desplazamiento, escalamiento, rotación, etc ) de vectores de una manera compacta y eficiente Pueden representar transformaciones (desplazamiento, escalamiento, rotación, etc ) de vectores de una manera compacta y eficiente Una matriz puede representar un conjunto de transformaciones ( concatenación de transformaciones ) Una matriz puede representar un conjunto de transformaciones ( concatenación de transformaciones )

9 Renderizado Tomar la representación del mundo y desplegarlo en la pantalla Tomar la representación del mundo y desplegarlo en la pantalla Transformaciones geométricasTransformaciones geométricas Rasterización (convertir una imagen vectorial bidimensional en un bitmap o raster )Rasterización (convertir una imagen vectorial bidimensional en un bitmap o raster ) (0,0,2) X + 2 = 1 …..

10 Sistemas de Coordenadas CoordenadasLocales CoordenadasObjeto CoordenadasGlobales CoordenadasCámara CoordenadasProyección CoordenadasPantalla

11 Sistema de Coordenadas Locales Sistema básico para representar las partes del objeto Sistema básico para representar las partes del objeto

12 Sistema de Coordenadas de Objeto Sistema definido con respecto al origen del objeto. Sistema definido con respecto al origen del objeto.

13 Sistema de Coordenadas Globales Define el espacio donde todos los objetos son colocados, escalados y orientados. Define el espacio donde todos los objetos son colocados, escalados y orientados.

14 Sistema de Coordenadas de Cámara Define la posición de la cámara o visión. Define la posición de la cámara o visión. Permite redefinir geométricamente los objetos con respecto al eje de la cámara Permite redefinir geométricamente los objetos con respecto al eje de la cámara

15 Sistema de Coordenadas de Perspectiva Espacio que lo que finalmente se va a ver en la pantalla Espacio que lo que finalmente se va a ver en la pantalla Permite proyectar los objetos 3D a 2D Permite proyectar los objetos 3D a 2D

16 Sistema de Coordenadas de Pantalla Define el área rectangular donde la imagen es desplegada. Define el área rectangular donde la imagen es desplegada. Es definido con respecto a la pantalla y su representación. Es definido con respecto a la pantalla y su representación.

17 3D Pipeline Línea de ensamblaje que permite armar imágenes de partes (modelos) Línea de ensamblaje que permite armar imágenes de partes (modelos) Permite paralelismo y especialización de las tareas. Permite paralelismo y especialización de las tareas. AplicaciónGeometríaRasterización Tarjeta Gráfica ( GPU )

18 Fase de Aplicación Lugar donde se genera la lógica y los modelos a ser desplegados Lugar donde se genera la lógica y los modelos a ser desplegados Es donde se implementa el motor del juego o aplicación. Es donde se implementa el motor del juego o aplicación. Es donde se realizan operaciones tales como: Es donde se realizan operaciones tales como: Lógica de JuegoLógica de Juego Inteligencia ArtificialInteligencia Artificial AnimaciónAnimación Manejo EspacialManejo Espacial Detección de ColisionesDetección de Colisiones Física de JuegoFísica de Juego

19 Trasformaciones Geométricas TrasformaciónGlobal TrasformaciónCámara Iluminación TransformaciónPerspectiva Truncamiento División de Perspectiva TransformaciónPantalla

20 Transformación Global Posicionar objetos y orientarlos hacia las coordenadas globales Posicionar objetos y orientarlos hacia las coordenadas globales Rotar, Escalar, Posicionar objetos Rotar, Escalar, Posicionar objetos

21 Transformación Cámara Definir la posición y orientación de la Cámara Definir la posición y orientación de la Cámara Definir las posiciones de las luces, orientación y sus propiedades Definir las posiciones de las luces, orientación y sus propiedades Definir un sistema de Coordenadas de cámara Definir un sistema de Coordenadas de cámara Transformar la escena del sistema de coordenadas de mundo al sistema de coordenadas de cámara. Transformar la escena del sistema de coordenadas de mundo al sistema de coordenadas de cámara.

22 Iluminación Computar los colores de cada vértice Computar los colores de cada vértice Aplicar un modelo de iluminación basada en parámetros Aplicar un modelo de iluminación basada en parámetros Vertex Shaders. Vertex Shaders.

23 Transformación de Perspectiva Crear el Frustum de visión ( Pirámide de visión ) Crear el Frustum de visión ( Pirámide de visión ) Deformar los objetos para que quepan en un paralelogramo de visión Deformar los objetos para que quepan en un paralelogramo de visión

24 Truncamiento Eliminar los objetos y partes del objeto que no son visibles en el rectángulo de visión Eliminar los objetos y partes del objeto que no son visibles en el rectángulo de visión

25 División de Perspectiva Proyectar los objetos 3D en un plano rectangular 2D Proyectar los objetos 3D en un plano rectangular 2D Realizar la Corrección de perspectiva Realizar la Corrección de perspectiva Convierte las coordenadas hacia un sistema de pantalla independiente de la resolución del monitor. Convierte las coordenadas hacia un sistema de pantalla independiente de la resolución del monitor.

26 Transformación de Pantalla Define la porción de pantalla a donde serán mapeadas las coordenadas de pantalla Define la porción de pantalla a donde serán mapeadas las coordenadas de pantalla Reinterpreta la coordinadas de pantalla virtual al tamaño verdadero y real en la pantalla a desplegar Reinterpreta la coordinadas de pantalla virtual al tamaño verdadero y real en la pantalla a desplegar

27 Rasterización Convierte la representación vectorial 2D en pixeles a ser puestos en la pantalla. Convierte la representación vectorial 2D en pixeles a ser puestos en la pantalla. Elimina las partes posteriores de los objetos. Elimina las partes posteriores de los objetos. Calcula los colores reales a ser desplegados ( mapeo de texturas ) Calcula los colores reales a ser desplegados ( mapeo de texturas ) Pixel Shaders Pixel Shaders

28 Rasterización Manejo de profundidad ( Depth Test ) Manejo de profundidad ( Depth Test ) Efectos post imagen Efectos post imagen AntialiasingAntialiasing Anisotropic filteringAnisotropic filtering

29 DirectX API para diseño de aplicaciones que utilizan gráficos y multimedia API para diseño de aplicaciones que utilizan gráficos y multimedia Provee una abstracción del hardware que implementa la solución. Provee una abstracción del hardware que implementa la solución. Permite la aceleración por hardware del renderizado de objetos (Direct3D) Permite la aceleración por hardware del renderizado de objetos (Direct3D) Basado en COM Basado en COM

30 Direct3D y C# Librería tipo Manage Code Librería tipo Manage Code Utilidades para crear objetos, UI, transformaciones. Utilidades para crear objetos, UI, transformaciones. Fácil de utilizar Fácil de utilizar No requiere manejo de memoria No requiere manejo de memoria

31 Iniciando DirectX para hacer 3D Incluir Incluir Microsoft.DirectX.dllMicrosoft.DirectX.dll Microsoft.DirectX.Direct3DMicrosoft.DirectX.Direct3D Crear el Dispositivo Crear el Dispositivo Todo dibujo se realiza entre Todo dibujo se realiza entre BeginScene()BeginScene() EndScene()EndScene()

32 Demostración

33 Recursos msdn.microsoft.com/directx msdn.microsoft.com/directx 97,9722,00.asp 97,9722,00.asp


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