субота, 23 вересня 2017 р.

Розробка фреймворка для 2-Д відеоігор на основі мультимедійної бібліотеки SDL2 Частина 2. Перше вікно SDL2.


Розробка фреймворка для 2-Д відеоігор на основі мультимедійної бібліотеки SDL2

Частина 2. Перше вікно SDL2.

В попередній частині ми підготували усе необхідне для створення ігрового фреймворку на основі мультимедійної бібліотеки SDL2, а тепер почнемо роботу безпосередньо над самим фреймворком.
Оскільки сам термін “відеогра” передбачає виведення на екран, відповідно, основою для відеогри буде екран або якась його частина, у нашому випадку вікно. Спочатку я покажу тобі, яким способом можна отримати вікно за допомогою бібліотеки SDL2. Оскільки ми не будемо використовувати LCL, нам не потрібно нічого лишнього, тому в Lazarus створи новий проект типу “Проста програма”, і набери наступний код:
{******************************}program demo;{*********************************}
{*                                                                            *}
{*     Демонстрація створення пустого вікна за допомогою бібліотеки SDL2      *}
{*                                                                            *}
{******************************************************************************}
 {$mode objfpc}
uses sdl2;

 var SDLWindow   : PSDL_Window;
     SDLRenderer : PSDL_Renderer;
     SDLEvent    : PSDL_Event;
     isRun       : Boolean;

begin
   //спочатку пробуємо ініціалізувати бібліотеку
   if SDL_Init(SDL_INIT_EVERYTHING)>=0 then begin
      //якщо все пройшло добре - створюємо вікно
     SDLWindow:=SDL_CreateWindow('Game over!',SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,640,480,SDL_WINDOW_SHOWN);
     //якщо вікно створене, потрібно створити рендерер
     if SDLWindow<>nil then begin
        SDLRenderer:=SDL_CreateRenderer(SDLWindow,-1,0);
        if SDLRenderer=nil then begin
           SDL_ShowSimpleMessageBox(SDL_MESSAGEBOX_ERROR,'Error!',SDL_GetError,SDLWindow);
           Exit;
        end;
     end;
     New(SDLEvent);
     isRun:=true; //ознака виконання робочого циклу
     while isRun do begin
          //встановлюємо колір вікна в голубий
          SDL_SetRenderDrawColor(SDLRenderer,0,128,255,255);
          //очищаємо вікно
          SDL_RenderClear(SDLRenderer);
          //показуємо вікно на екрані
          SDL_RenderPresent(SDLRenderer);
          //відловлюємо подію закриття вікна
          if SDL_PollEvent(SDLEvent)=1 then begin
              if SDLEvent^.type_ = SDL_QUITEV then isRun:=false;
          end;
     end;
     //прибираємо за собою
     Dispose(SDLEvent);
     SDL_DestroyRenderer(SDLRenderer);
     SDL_DestroyWindow(SDLWindow);
     //зупиняємо бібліотеку
     SDL_Quit;
   end;
end.


Я не буду в деталях зупинятись на описі кожної функції бібліотеки SDL2, ця інформація доступна як в сирцях трансляції заголовочних файлів, так і на багатьох сайтах. Розглянемо лише що робить цей код.
Для створення вікна нам необхідні наступні змінні: для вікна, рендерера (це така штука, яка відповідає за малювання зображення), відловлювання подій SDL2 та ознака виконання робочого циклу.
Після ініціалізації усіх підсистем SDL2 створюємо спочатку вікно, тоді рендерер. У випадку, якщо не вдається створити рендерер, програма виводить відповідне повідомдення і перериває виконання.
Коли все пройшло успішно, ми маємо вікно і рендерер, який на ньому буде промальовувати все, що нам потрібно.
Для того, щоб вікно можна було закрити, ми мусимо відловити відповідну подію SDL2. Оскільки спеціальної функції для ініціалізації змінної для роботи з повідомленнями немає, потрібно просто виділити для цього пам’ять стандартною функцією Pascal New(). Встановленням ознаки виконання робочого циклу в true завершується розділ ініціалізації і починається безпосередньо робочий цикл.
Сам цикл буде тривати до того моменту, поки змінна isRun буде мати значення true. Все, що в нас вібувається з кожною ітерацією циклу - встановлення кольору для вікна, заливка вікна цим кольором і показ його на екрані, після чого йде відловлювання події SDL2 і перевірка чи це саме та подія, яка нам потрібна. І коли нарешті настає момент закриття вікна, ми відловлюємо відповідну подію SQL_QUITEV. Змінна isRun приймає значення false і виконання циклу перериваєьтся. Програма переходить до наступної стадії - очистка використаної пам’яті. Усі змінні очищаємо в порядку, оберненому до порядку їх створення: спочатку звільняємо пам’ять, виділену під вказівник змінної для відловлювання подій, тоді рендерер, вікно і зупиняємо усі підсистеми SDL2.
Варто пам’ятати: усі змінні, які ініціалізуються функціями типу SDL_CreateXXX(), звільняються відповідними функціями SDL_DestroyXXX() в порядку, оберненому до порядку їх ініціалізації. Ті змінні, пам’ять для яких виділялась явно функцією New(), повинні очишатись теж в оберненому порядку функцією Dispose().
Здається, тут все досить просто, але й близько не видно, яке це має відношення до ігрового фреймворку. Що ж, давай тепер розглянемо, за яким принципом побудовані усі відеоігри.

Ігровий алгоритм, або з чого складається відеогра

Незалежно від жанру, ігрового дизайну, сукупності використовуваних технологій, ігрова механіка будь-якої відеогри складається із взаємодії різних підсистем, таких як графіка, ігрова механіка і ввід корисувача. При цьому графічна підсистема може нічого не знати про логіку гри, яким чином відбувається введення користувачем, тощо. Ми можемо думати про структуру гри наступним чином:
Рис.1. Типовий алгоритм будь-якої гри.
Після одноразової ініціалізації усіх необхідних даних запускається ігровий цикл, який перевіряє ввід користувача, прораховує ігрову логіку і встановлює необхідні значення усіх об’єктів і змінних до того, як вивести графіку на екран.
Коли користувач вибирає завершити гру, ігровий цикл переривається, і гра переходить до стадії очищення даних та виходу.
Спробуємо розділити попередній код на окремі логічні блоки, які будуть відповідати за усі перечислені кроки:
{******************************}program demo_v2;{*********************************}
{*                                                                            *}
{*     Демонстрація створення пустого вікна за допомогою бібліотеки SDL2      *}
{*                                                                            *}
{******************************************************************************}
 {$mode objfpc}
uses sdl2;

 var SDLWindow   : PSDL_Window;
     SDLRenderer : PSDL_Renderer;
     SDLEvent    : PSDL_Event;
     isRun       : Boolean;

 function Initialize(aCaption : PChar; _height, _width : Integer) : Boolean;
 //ініціалізація SDL2 і створення вікна та рендерера
 begin
   result:=false;
   //спочатку пробуємо ініціалізувати бібліотеку
   if SDL_Init(SDL_INIT_EVERYTHING)>=0 then begin
      //якщо все пройшло добре - створюємо вікно
     SDLWindow:=SDL_CreateWindow(aCaption,SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,_height,_width,SDL_WINDOW_SHOWN);
     //якщо вікно створене, потрібно створити рендерер
     if SDLWindow<>nil then begin
        SDLRenderer:=SDL_CreateRenderer(SDLWindow,-1,SDL_RENDERER_ACCELERATED);
        if SDLRenderer<>nil then begin
           New(SDLEvent);//потрібно виділити пам'ять для вказівника
           isRun:=true; //ознака виконання робочого циклу
           Result:=true;
           Exit;
        end;
     end;
   end;
 end;

procedure DoEvents;
begin
 //відловлюємо подію закриття вікна
  if SDL_PollEvent(SDLEvent)=1 then begin
     if SDLEvent^.type_ = SDL_QUITEV then isRun:=false;
  end;
end;

procedure Draw;
begin
  //встановлюємо колір вікна в бірюзовий
  SDL_SetRenderDrawColor(SDLRenderer,0,128,255,255);
  //очищаємо вікно
  SDL_RenderClear(SDLRenderer);
  //показуємо вікно на екрані
  SDL_RenderPresent(SDLRenderer);
end;

procedure Cleanup;
begin
  //прибираємо за собою
  Dispose(SDLEvent);
  SDL_DestroyRenderer(SDLRenderer);
  SDL_DestroyWindow(SDLWindow);
  //зупиняємо бібліотеку
  SDL_Quit;
end;

begin
   //спочатку пробуємо ініціалізувати бібліотеку
   isRun:= Initialize('Game over! v.2.0',640,480);
   if not isRun then begin
           SDL_ShowSimpleMessageBox(SDL_MESSAGEBOX_ERROR,'Error!',SDL_GetError,SDLWindow);
           Exit;
    end;
   while isRun do begin
     DoEvents;
     Draw;
   end;
   Cleanup;
end.


Коли ти запустиш цей код на виконання, то побачиш, що кінцевий результат не змінився, створюється те ж саме вікно, але тепер є окремі чітко виділені підпрограми для ініціалізації, обробки подій, рендерингу і очистки пам’яті. Це вже ближче до того, що нам потрібно. Не вистачає лише підпрограми для обчислення усієї ігрової логіки. Крім цього, такий підхід при розробці гри є не дуже гнучким, оскільки на кожну нову гру доведеться по новомо все це описувати. Це не наш метод, я хочу отримати в результаті фреймворк, який мені буде спрощувати написання коду і дозволить зосередитись безпосередньо на написанні гри, а не рутини по створенню вікон, обробці подій, виведенні на екран тощо. Для цього давай опишемо окремий клас, який стане основою для майбутнього фреймворку.
Оскільки ми вже впритул підійшли до написання фреймворку, потрібно придумати йому назву. Я пропоную “Game Over 2D Engine”, ти можеш придумати іншу назву.
Повернемось до нашого коду. Оскільки це буде базовий клас, я назвав його TGOEngine (скорочено від Game Over), і ось що в мене в результаті вийшло:
unit ugoengine;

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses sdl2;

type

 { TGOEngine }

 TGOEngine =class
  private
    fWindow   : PSDL_Window;
    fRenderer : PSDL_Renderer;
    fError    : Boolean; //якщо відбулась помилка
    fIsRun    : Boolean; //чи запущений ігровий цикл
  public
    constructor Create;
    destructor Destroy;override;

    procedure Initialize(aCaption : PChar; _height, _width : Integer);
    procedure DoEvents;
    procedure Update;
    procedure Draw;
  published
    property Error : Boolean read fError;
    property IsRunning : Boolean read fIsRun;
  end;

implementation

{ TGOEngine }

constructor TGOEngine.Create;
begin
  inherited Create;
  //ініціалізація SDL2 і створення вікна та рендерера
   begin
     fError:=true;
     //спочатку пробуємо ініціалізувати бібліотеку
     if SDL_Init(SDL_INIT_EVERYTHING)>=0 then begin
        //якщо все пройшло добре - створюємо вікно
       fWindow:=SDL_CreateWindow('Game over!',SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,640,480,SDL_WINDOW_SHOWN);
       //якщо вікно створене, потрібно створити рендерер
       if fWindow<>nil then begin
          fRenderer:=SDL_CreateRenderer(fWindow,-1,0);
          if fRenderer<>nil then begin
             fError:=false;
             Exit;
          end;
       end;
     end;
   SDL_ShowSimpleMessageBox(SDL_MESSAGEBOX_ERROR,'Error',SDL_GetError,fWindow);
   end;
end;

destructor TGOEngine.Destroy;
begin
   //прибираємо за собою
   SDL_DestroyRenderer(fRenderer);
   SDL_DestroyWindow(fWindow);
   //зупиняємо бібліотеку
   SDL_Quit;
   inherited Destroy;
end;

procedure TGOEngine.Initialize(aCaption : PChar; _height, _width : Integer);
begin
  //тут буде проходити ініціалізація даних
   fIsRun:=true;
end;

procedure TGOEngine.DoEvents;
var _Event : PSDL_Event;
begin
   New(_Event);
  //тут буде проходити обробка подій
   if SDL_PollEvent(_Event)=1 then begin
      case _Event^.type_ of
SDL_QUITEV: fIsRun:=false;
      end;//case
   end;
   Dispose(_Event);
end;

procedure TGOEngine.Update;
begin
  //тут буде оновлюватись поточний стан виконання
end;

procedure TGOEngine.Draw;
begin
  if fError then Exit;
  //встановлюємо колір вікна в бірюзовий
  SDL_SetRenderDrawColor(fRenderer,0,128,255,255);
  //очищаємо вікно
  SDL_RenderClear(fRenderer);
  //показуємо вікно на екрані
  SDL_RenderPresent(fRenderer);
end;


end.


А ось код основної програми:
{******************************}program demo_v3;{*********************************}
{*                                                                            *}
{*     Демонстрація створення пустого вікна за допомогою бібліотеки SDL2      *}
{*                                                                            *}
{******************************************************************************}
 {$mode objfpc}{$H+}

uses ugoengine;

var TestEngine : TGOEngine;

begin
   //створюємо екземпляр класу
   TestEngine:=TGOEngine.Create;
   //ініціалізуємо початкові дані
   TestEngine.Initialize('Game Over v.3.0',640,480);
   while TestEngine.IsRunning do begin;
    TestEngine.DoEvents;
    TestEngine.Update;
    TestEngine.Draw;
   end;
   TestEngine.Free;
end.


Як бачиш, використання класу дозволяє не думати про рутину створення вікна і зосередитись лише над тим, що ти хочеш отримати в результаті. Проте цей клас ще не забезпечує усієї потрібної роботи з вікном і рендерером. Спробуємо його вдосконалити в наступній частині.

Немає коментарів:

Дописати коментар