Bibliotecas para Programação de Jogos

No meu último post escrevi a respeito do desenvolvimento de uma pequena parte do que estou fazendo. Mesmo sendo uma tarefa simples, a complexidade para atingi-la de acordo com os meus objetivos, de forma portável, me dá a dimensão do trabalho que é.

Isto me fez buscar bibliotecas que dê suporte para programação de jogos abstraindo detalhes do ambiente, porém não me fornecendo abstrações em cima da OpenGL, pois quero aprender tal tecnologia, sendo assim nada melhor do que eu mesmo implementar tais abstrações.

Achei algumas bibliotecas interessantes: SDL, Allegro, PLIB, ClanLib e Orx. Para decidir qual utilizar adotei alguns parâmetros de comparação entre elas:

• Jogos implementados
• Exemplos
• Documentação
• Plataformas suportadas
• Bindings/Scripts suportados

Logos após ler um pouco mais sobre cada uma das bibliotecas, dispensei a PLIB, pois apesar de ser bastante modular e possui módulos bastante interessantes, já está bastante defasada e sem atualizações. Umas das maiores diversões de participar de projetos de software livre é sua comunidade vibrante, sendo assim, projeto descartado. Vamos aos demais!

As plataformas suportadas pelas restantes são:

	Windows	Linux	MacOS X	iOS	Android
Orx	X	X	X	X	X
SDL	X	X	X	-	-
Allegro	X	X	X	X	-
ClanLib	X	X	X	-	-
PixelLight	X	X	-	-	X

Após verificar as funcionalidade de cada uma resolvi fazer um test-drive. Nada melhor do que guiar um pouco o carro para sentir suas vibrações.

Comecei experimentando a Orx, por ser a que roda nas mais diversas plataformas. Logo me decepcionei, não encontrei nenhuma maneira rápida e fácil de executar as coisas pela linha de comando. Depois que achei esse tutorial no site deles desisti de vez. Odeio ficar dependente de ambientes de programação.

Achei bastante interessante as funcionalidades apresentadas pela ClanLib, porém achei a documentação fraca, grande parte dos exemplos não rodam, pois a biblioteca suporta OpenGL 3, sendo que as implementações do Linux em sua maioria suportam a versão 2.1. Além disso, achei a comunidade fechada demais, com poucos canais de comunicação.

Num primeiro momento achei a PixelLigth simples, porém olhando ela com mais calma, percebi que ela também estava bastante próxima das engines Crystal Space 3D e Ogre.

Por último testei a Allegro, que me agradou muito, bastante unix-like. Documentação de fácil acesso, muitos exemplos interessantes, possui o segundo melhor suporte multi-plataforma, compatível com SDL, diversos canais de comunicação e uma comunidade muito grande, com diversos jogos do-it-yourself. Pura diversão! Não deixe de conferir o demo "speed" nos seus fontes. Nem vou dizer que é minha escolha :)

Inicializando os Gráficos: Janela e Contexto 3D

Comecei escrever o código de uma engine. Minhas expectativas são:

• Utilizarei C++ para o core;
• Utilizarei TDD;
• Multi-plataforma;
• Altamente modular;

Quero aprender TDD, então nada melhor do que aplicar o conceito na prática. Além disso, quero utilizá-lo da forma mais xiita, ou seja, escrever sempre um teste que justifique a mudança do código. No início esta condição parece bastante extrema, mas é uma forma muito útil de você pensar em design antes de codificar qualquer coisa. Realmente sinto que demoro mais para fazer algo desta forma, mas o que é feito se torna mais consistente.

Não pretendo escrever código multi-plataforma de cara, mas pretendo escrevê-lo de uma forma que este trabalho seja facilitado no futuro. Inicialmente irei focar em OpenGL e utilizarei o SO Linux.

Finalmente, quando digo que o código será altamente modular, significa que quero diminuir ao máximo o acoplamento entre as classes / módulos da engine.

Comecei a escrever um pouquinho de código e já tenho encontrado dificuldades. Inicialmente quero realizar 3 tarefas:

1. Criar uma janela no X11;
2. Criar um contexto OpenGL;
3. Ter uma interface para adicionar este contexto a uma janela;

Para realizar esta tarefa necessito de uma conexão com o X11. Realizar tal tarefa é trivial, porém este recurso será necessário em diversos pontos da aplicação, o que me leva a pensar no padrão Singleton.

Esta solução me deixa com uma pulga atrás da orelha, pois na criação de um objeto que represente uma janela, precisarei ter acesso a conexão com o servidor gráfico, que me leva a necessidade de criar uma interface para acessar esta propriedade. Tal organização expõe um conceito  do ambiente de execução na interface entre duas classes, o que não é legal para uma solução multi-plataforma.

Uma solução seria tornar o Singleton que representa a conexão com o servidor gráfico em uma fábrica de janelas e contextos, porém uma janela também não poderia ter uma interface para adicionar um contexto a ela, pois isto também iria expor detalhes da implementação de OpenGL, que no caso do X11 utiliza a extensão GLX. Espero que o ponto já esteja claro, ou seja, escrever uma biblioteca que não deixe "vazar" informações de seu ambiente é difícil, ainda mais quando os recursos são complexos.

Estas dificuldades me levaram ao livro Cross-Platform Development in C++. Através dele pude perceber que a tarefa é realmente difícil e exige bastante conhecimento. Desta forma começo a duvidar se estou seguindo pelo caminho certo, pois se continuar neste ritmo começarei a escrever algo do jogo só em 2020 :).

Irei me aprofundar no assunto, mas ao mesmo tempo irei analisar algumas bibliotecas que forneçam um ambiente multi-plataforma básico para o desenvolvimento de um jogo e que com certeza será assunto para um próximo post.

Programando com Exceções

Escrevendo uma classe em C++ fiquei com uma dúvida. Como tratar um erro que acontece em um construtor? Imediatamente tive duas ideias, retornar NULL ou configurar uma flag na classe. A primeira logo descobri que não era possível, pois os construtores não permitem retornos. A segunda, apesar de possível, achei deselegante e muito suscetível a erros.

Foi a partir deste momento que me perguntei se exceções seria a forma correta de tratar o problema e após ler alguns livros esta é a forma unânime para se notificar um erro que acontece em um construtor, porém na busca desta resposta encontrei muito mais informações deste mecanismo que acabaram me convencendo que exceções são uma ótima forma de tratar erros de tempo de execução em uma aplicação.

É importante lembrar que alguns erros são de lógica e não deveriam acontecer durante a execução do software. Estes normalmente são falhas do programador, sendo assim, a forma correta de tratá-los é através de chamadas a macro assert, as quais podem ser desabilitadas facilmente em produção definindo a variável NDEBUG durante a compilação.

Através das exceções é possível separar o fluxo de código "normal" daquele que é responsável pelo tratamento do erro, tornando a execução de um determinado fluxo mais limpa e fácil de ler, ou seja, sem distrações. Além disso, um erro, muitas vezes, acontece em um determinado componente do sistema que não possui informações suficientes para saber como este deve ser tratado, pois seu contexto é muito limitado para identificar as condições que o provocaram, impossibilitando qualquer medida para corrigi-lo, neste caso, faz mais sentido lançar uma exceção e deixar uma parte da aplicação que tenha um contexto mais adequado tratar o erro.

Outra questão que tive quando comecei a pensar sobre exceções foi a respeito dos recursos que já haviam sido alocados durante a chamada do construtor. O que iriam acontecer com eles?

Caso uma exceção ocorra durante a execução de um construtor, o destrutor da classe não é chamado, sendo assim, seus recursos não são liberados. A solução para este problema é chamada por "resource allocation is initialization". Ao invés de fazer uma chamada a uma biblioteca específica para se obter um recurso, cria-se uma classe que irá representar este recurso que é inicializado através do construtor. A Wikipédia traz uma ótima descrição a respeito deste assunto: http://en.wikipedia.org/wiki/Resource_Acquisition_Is_Initialization

Outro benefício interessante do uso de exceções é a chamada dos destrutores das classes que estão na pilha, pois quando uma exceção é lançada, grosseiramente falando, é como se o seu código fosse executando vários "return" até encontrar uma parte do código que a trate. Isto evita que seus objetos fiquem perdido, causando memory leaks.

Também procurei informações sobre exceções para descobrir alguns conselhos de como utilizá-las, pois também tinha dúvidas se seria um bom recurso para utilizar na programação de jogos, devido ao overhead que adicionam. Pelo que li é totalmente plausível utilizá-las (além disso a engine Ogre3D as utilizam), porém é necessário entendê-las muito bem para conseguir visualizar o impacto que terão durante sua chamada.

Os conselhos apresentados por Bjarne Stroustrup no livro C++ Programming Language são muito bons:

• Use exceções para tratamento de erros;
• Não use exceções onde estruturas de controle locais são suficientes;
• Use a técnica "resource allocation is initialization" para gerenciar recursos;
• Nem todo programa precisa tratar exceções;
• Use "resource allocation is initialization" e tratamento de exceções para manter invariantes;
• Minimize o uso de try-blocks. Use "resource allocation is initialization" ao invés de código de tratamento explícito;
• Nem toda função precisa tratar todos os erros possíveis;
• Lance uma exceção para indicar uma falha em um construtor;
• Evite lançar exceções em destrutores;

Além desses existem muitos outros conselhos, porém acredito que isto já é o bastante para atiçar o apetite de qualquer um que tenha lido até aqui. Os livros que achei mais interessantes sobre o assunto foram:

• C++ Programming Language (Bjarne Stroustrup)
• C++ FAQs (Marshall Cline, Greg Lomow e Mike Girou) - Também possuem um site de mesmo nome: http://www.parashift.com/c++-faq-lite/

Ótimas referências!

Model-View-Presenter (MVP) no .NET Compact Framework

Ao contrário de padrões de projetos, padrões arquiteturais dão linhas diretrizes muito vagas e nenhuma sugestão concreta de implementação. Ao tentar aplicar o padrão MVP segui o básico do framework apresentado no paper MVP: Model-View-Presenter. The Taligent Programming Model for C++ and Java, no entanto achei o modelo ineficiente para ser utilizado em uma aplicação Windows Forms, já que neste ambiente temos a disposição componentes que podem ser manipulados visualmente durante a programação da solução.

Utilizando o framework supra-citado, não era possível faz uso do ambiente gráfico para gerar automaticamente o código de criação da tela, desta forma passei a me perguntar se um framework que levasse em consideração estas questões já não existia, pois definir visualmente as telas da aplicação é um recurso muito útil para ser desperdiçado pela adoção do MVP.

Encontrei o framework MVC# que apesar de ser antigo, oferece suporte ao MVP, inclusive no .NET Compact Framework. Além do MVP, ele adota uma idéia de tarefas, onde uma tarefa pode englobar vários pares de views/presenters, sendo que a tarefa se torna um lugar para armazenamento de informações necessárias por view/presenter distintos.

O site criado pelo programador é muito bom e contém uma boa descrição de como ele pensou, projetou e implementou a solução. Além disso, são descritos vários exemplos que vão bem além de uma simples tela.

Apesar de estar satisfeito com este framework, ele ainda pode melhorar, porém para as minhas necessidades atuais me atendeu muito bem, já que minha aplicação era simples. Em uma aplicação mais complexa seria necessária ter um controle melhor em relação as visões e das tarefas (criação/destruição). Uma coisa boa é que o código-fonte do framework é aberto, permitindo modificações e melhorias, sendo assim, caso precise delas tenho chances de implementá-las. Viva a influência do software livre!

.Net Compact Framework e TDD

Estou trabalhando no desenvolvimento de um aplicativo para um dispositivo móvel e resolvi utilizar TDD convencido de todas os benefícios que a abordagem traz para o desenvolvimento de aplicações.

Estou utilizando o Visual Studio 2008 que já traz o suporte necessário para criação de testes unitários, porém o ambiente me deixou um tanto decepcionado na aplicação da técnica, já que que tal metodologia exige que os testes possam ser executados rapidamente, porém após uma sorte descobri que os testes podem ser executados rapidamente (pule para o último parágrafo caso não queira ler a viagem).

Eu já havia criado meu projeto e implementado algumas coisas, sim eu sei que o TDD não recomenda isso, mas eu também não concordo com todas as práticas de TDD, ainda mais quando se está desenvolvendo código que não se sabe exatamente como será a estrutura, como é o meu caso. Após implementar algumas coisas e acreditar que a interface dos meus componentes não sofreriam mudanças significativas criei um projeto de testes.

Ao começar a pensar em como implementaria os testes me deparei com um problema: como iria simular os componentes que interagem com o hardware e seu retorno? A primeira coisa que me veio a cabeça foi mocks, porém para minha surpresa não existe nenhuma biblioteca que dê suporte a mocks no Compact Framework. Foi então que encontrei o artigo do Martin Fowler "Mocks Aren't Stubs". Problema resolvido. Criei stubs para os componentes que se comunicam com hardware e para as telas gráficas, pois a parte gráfica também é um pouco difícil de testar, já que se deve instanciar componentes gráficos que necessitam de interação com usuário. Como estou utilizando MVP para organizar as camadas da minha aplicação a visão é bastante simples e não faz muito sentido o esforço para testá-la como se fosse em um ambiente real, sendo assim, criei stubs para as telas também.

Após implementar alguns testes percebi que a execução era extremamente lenta, pois a IDE iniciava o emulador do móvel e executava os teste dentro deste ambiente. Em média este processo levava em torno de 5 minutos. Se considerarmos um cenário onde executamos 100 testes por dia, o que não é nenhum exagero, cada execução demorando 5 minutos, ficaríamos mais de 8 horas só executando testes.

Após esta experiência decepcionante abandonei a idéia de utilizar testes para mais tarde descobrir que se o projeto de testes for removido e depois adicionado novamente a solução, os testes não são executados no simulador, mas sim na própria máquina, o que é muito mais rápido e torna viável a aplicação de TDD. Não encontrei nenhuma explicação para este comportamento. Pretendo aplicar testes novamente aos meus projetos, mas infelizmente não será neste, pelo menos não por enquanto, pois os prazos se tornaram curtos para implementá-los agora :(

Game Coding Complete

Comecei a ler os livros 3D Game Engine Architecture, 3D Game Engine Design e 3D Game Programming All In One. Nenhum deles me agradou e parei pouco tempo depois. Pra aguardar a chegada do Large-Scale C++ Software Design resolvi dar uma olhada no livro Game Coding Complete e não é que gostei.

Não vou escrever muito a respeito do livro aqui, pois vou acabar fazendo um post igual ao último. Vou deixar apenas alguns comentários a respeito do livro em geral.

Pra começar é um livro a respeito de programação de jogos como um todo, então os assuntos são muito mais abrangentes do que os tratados no livro 3D Game Engine Programming. Achei que o livro dá uma visão geral muito bacana, mostrando as camadas mais comuns encontradas em um jogo e como separá-las de forma que o o resultado seja flexível, para isso adotando um sistema de envetos, gerenciamento de processos e scripts com Lua.

Esta abordagem diferente permite mostrar como programar um jogo, que é a lógica que executa por trás da engine. Neste aspecto achei o conteúdo apresentado pelo livro muito bom, pois não se restringe apenas a dizer como a estrutura deve ser, mas apresenta código que implementa esta estrutura e utiliza vários aspectos interessantes da linguagem C++ que tornam a programação mais fácil, tal como smart pointers, e os quais o autor tem o cuidado de explicá-los, já que não são próprios da linguagem e sim extensões. Além disso a estrutura apresentada pelo autor é muito flexível, permitindo extender facilmente a lógica do jogo, seja através da escrita de novas classes, seja pela escrita de scripts em Lua.

Achei uma ótima leitura. Agora vou devorar o Large-Scale C++ Software Design!

3D Game Engine Programming - Review do Livro

Acabei de ler este livro. Ele é escrito com bom-humor, o que deixa sua leitura mais agradável, ainda mais em um campo que é tão complexo como a programação de um engine para jogos 3D, porém em alguns lugares o autor tenta ser engraçado com desleixo, dizendo que escreveu um código em 1 hora porque estava vendo TV, o que para mim não é engraçado e ainda me deixa com uma pulga atrás da orelha.

Um ponto que considerei negativo é que em várias partes o autor diz que o livro tem como audiência programadores avançados, porém em muitas partes o autor entra em detalhes desnecessários, os quais tais programadores já dominam. Estas explicações poderiam ter sido deixadas de fora, abrindo espaço para abordar outros assuntos ou até mesmo para diminuir este monstro de mais de 800 páginas.

Um detalhe importante e que acho que muitas pessoas levam em consideração é que o livro é um pouco antigo, de 2004, porém muitas das informações ainda são relevantes, pois apesar das placas de vídeo terem evoluída bastante de lá pra cá as técnicas para se programar uma engine continuam as mesmas. Em qualquer área da computação se usa técnicas desenvolvidas a muitos anos atrás. Vários algoritmos que foram utilizados em jogos como Doom ainda são muito relevantes. Para a minha pouca experiência nesta área, a leitura foi ótima para entender vários conceitos e iniciar a programação de uma engine simples.

A introdução é bastante interessante e possui diversos pontos de vista que compartilho, alguns deles são:

• Game Engine: o livro deixa a definição aberta, mas sugere um norte, que seria os blocos que permite criar um jogo de forma "simples", sem ter que lidar com detalhes de hardware. Ela lhe provê funcionalidades para facilitar o desenvolvimento de aplicações em um ambiente 3D e nunca conterá qualquer código que envolva a lógica do jogo.
• Faz um comparativo entre o modelo de desenvolvimento antigo, quando os computadores tinham pouco memória, poder de processamento e placas gráficas rudimentares e o novo, que permite pensar em um nível mais alto, sem se preocupar tanto com algoritmos, otimizações de código assembly, etc, pois atualmente, em alguns casos, é mais fácil utilizar força bruta e deixar o HW se virar.
• Coloca o hardware como seu aliado. As coisas têm que ser assim, se você ver o hardware como seu inimigo você sempre vai estar lutando com ele, porém encarando ele como um aliado você tentará tirar o máximo que ele pode lhe oferecer, você conhecerá suas forças e suas fraquezas e saberá utilizar cada uma delas (será que a realidade é assim mesmo?).
• Nesta parte também é apresentada como o projeto e construção do jogo deve ser encarada e realizada por um time, porém não vou colocar mais detalhes, primeiro porque não li toda esta parte e segundo porque a minha intenção é realizar um desenvolvimento hobbysta e por enquanto não tem time nenhum :).

O livro tem uma tendência a utilizar conceitos do Direct3D / DirectX, pois seu autor é mais inclinado para estas tecnologias, mas o livro tenta ser independente de uma API gráfica em particular, porém o autor deixa o aviso que se alguém tentar implementar as interfaces que ele define utilizando OpenGL vai encontrar alguma dificuldade. É bom ter este tipo de aviso, pois a minha intenção é utilizar OpenGL, então tenho que manter o foco muito mais nos conceitos do que na forma de implementação em específico.

O capítulo 2 trata a respeito do projeto de uma engine e seus principais objetivos são: (1) projetar uma engine de jogo básica; (2) criar engines independente da aplicação que a usa e (3) construir uma engine a partir de partes simples. Era isso mesmo que eu estava procurando, chocolatin!!!

O capítulo começa perguntando qual será o nome da sua engine? A minha será Kodorna, por quê? É um apelido que meu irmão me deu a muito tempo, quando tinha uns 12 ou 13 anos e na época me deixava muito irritado, mas agora já me acostumei e até eu me chamo de Kodorna. Acho que é um nome bacana por ser despretensioso, porém ao mesmo tempo faz parte de uma época bacana da minha vida, onde eu estava amadurecendo ou não, talvez eu ainda continue verde :D

Neste capítulo é apresentado uma visão geral da engine e como ela irá funcionar, mencionando onde aparecerão mais detalhes a respeito de sua implementação. Ótima apresentação!

Não gostei do capítulo 3. Ele não teve uma utilidade imediata para mim, pois quero escrever um jogo em OpenGL na plataforma Linux. Apesar disso ele mostra como isolar o código dependente de API em uma interface, algo que não era novidade para mim, mas que é interessante.

Além disso achei a explicação do código ruim, é apresentada uma parte disso, outra daquilo, daí volta para apresentar um pouco mais do início. Acabou ficando confuso, sendo necessário voltar as páginas para relembrar a relação da nova informação com a antiga, sendo que seria possível explicar todas as coisas a respeito de uma parte uma vez só.

O quarto capítulo é sobre otimização de código e matemática. Ele começa alertando para o fato de não otimizar coisas desnecessárias ("Premature optimization is the root of all evil" - Donald Knuth) e fazer profiles para saber quais partes do código estão com problemas, algo bastante conhecido pelos programadores. O assunto fica interessante quando o autor começa a falar sobre as extensões disponíveis nos processadores para acelerar certas computações, são elas: MMX, SSE, SSE2 e 3DNow!. Acho a discussão interessante, pois pelo que eu saiba os compiladores livres não geram código para estas extensões. Uma biblioteca que nunca utilizei, mas que acredito ser útil para fazer uso destas extensões é a liboil.

Neste capítulo além de introduzir algumas classes básicas para qualquer engine, que são as classes para manipular vetores e matrizes (utilizando as extensões citadas acima claro), também é explicado o conceito de "rays". Este é uma classe para selecionar objetos em sua tela, como em um editor 3D ou em um jogo como "The Sims" e também é utilizado para detectar colisões. Por último o autor trata de quaternions, uma representação matemática que facilita rotações em qualquer um dos eixos. A matemática inclusa no capítulo é ótima, porém não li com muita atenção, pois sua utilização é principalmente para detectar colisões e eu pretendo utilizar a biblioteca Bullet para isso, mas tenho certeza que algumas destas informações ainda me serão úteis. Além disso, o autor deixa referência ao livro Geometric Tools for Computer Graphics, o qual parecer ser uma ótima referência a matemática utilizada em jogos.

O capítulo 5 é ótimo. Trata de luzes, materiais e texturas. Possui uma discussão básica sobre a utilização de luzes, mas suficiente para fazer uso desta tecnologia. Não li muito a respeito deste assunto, pois minha placa de vídeo não suporta luzes, sendo assim não pretendo utilizá-la, sendo que efeitos de iluminação podem ser conseguidos de outras formas, tal como o uso de pixel e vertex shaders. A discussão sobre materiais e texturas é bastante interessante e o código apresentando é bem útil. A classe que carrega as texturas em memória é um flyweight, porém o autor não o chama assim, mas a classe impede que texturas idênticas sejam carregadas mais de uma vez para a memória.

Capítulo 6 terminado e quanta informação! Nesta parte o autor mostra como suportar visões diferentes (ortogonal, perspectiva e 2D), várias viewports, modos de renderização diferentes (wireframe, etc) e como alternar entre esta opções influenciam nos cálculos da matriz de visualização, campo de visão, view frustrum, etc (e como se deve fazer estes cálculos, claro :). Um material muito interessante. Depois disso entra a parte de renderização de vértices e como tornar esta operação rápida. Uma pena que esta parte é inteiramente voltada ao DirectX, a qual não pretendo estudar, porém através do encapsulamento de como as renderizações são feitas não se faz mais necessário acessar a API do DirectX, então o que posso fazer é me inspirar nesta implementação para reescreve-la utilizando OpenGL. Um ótimo exercício. A partir deste ponto a engine já está pronta para ser utilizada em suas primeiras renderizações!

O capítulo 7 foi bem rápido apesar do assunto ser super interessante: Pixel e Vertex Shader! Com estas duas tecnologias recentes é possível programar como a placa irá renderizar os pixels na tela de uma forma muito mais fina e obter diversos efeitos legais, até mesmo efeitos de iluminação. Não pretendo me dedicar muito a shaders no momento e por isso li o capítulo bem rapidamente, só para ter uma idéia geral da coisa, mesmo porque o assunto é muito mais complexo para ser tratado em apenas um capítulo de um livro de programação de engines 3D como o próprio autor comenta. Atualmente existem muitas linguagens para programar shaders que se assemelham a linguagem C, porém o autor mostra a tecnologia em uma linguagem parecida com Assembly, pois considera importante que o leitor saiba o que está por baixo dos panos e realmente é bem interessante, com poucas linhas de código (6 linhas para ser mais preciso) já é possível criar efeitos interessantes. Sim, você não leu errado, poucas linhas em assembly podem fazer grande diferença em suas cenas!

Mais um capítulo rápido. Neste o autor expões uma classe para carregar um modelo 3D com informações de esqueleto e juntas, permitindo animar personagens como monstros, pessoas, e até coisas simples, como máquinas com peças móveis.

Outro capítulo que passei muito rápido (será que todos serão assim daqui pra frente?). O capítulo 9 trata do módulo de entrada, seja ele por teclado, mouse ou joystick. Um capítulo simples, porém totalmente voltada para como fazer as coisas com DirectX e como sei que vou utilizar SDL para esta função passei bem por cima deste capítulo.

Não só passei pelo décimo capítulo muito rapidamente, mas ele também é bem curto e cobre o básico do suporte de som em um jogo, porém introduzindo suporte a som 3D, o que é bem interessante. A API é bem simples e pode facilmente ser implementada utilizando OpenAL, sendo que nesta última já estão disponíveis diversos efeitos de som interessantes na forma de exemplos.

Quase chegando no fim! Décimo primeiro capítulo terminado. Apesar das explicações básicas de vários conceitos de redes, que deixa o capítulo mais digerível para pessoas sem background no assunto, a implementação é bastante interessante, porém a organização do código não é muito boa, deixando o código do cliente e do servidor misturados. Em implementações mais complexas isso tornaria o código mais difícil de manter e estender. Acredito que o padrão state neste caso cairia muito bem. Apesar disso, achei que o código encapsula bem a API WinSocket, que pode ser facilmente substituída pela implementação de Berkley, deixando a complexidade da comunicação entre cliente/servidor fora do código da aplicação que utiliza a engine.  Por fim, o autor escreve duas aplicações simples para utilizar a API especificada, uma de chat e outra de transferência de arquivos. Capítulo bastante interessante.

O capítulo 12 é bastante curto, porém muito interessante. Nele é mostrado código para gerenciar a câmera de suas cenas. O auto apresenta uma classe base e a partir dela escreve uma câmera com 6 graus de liberdade e uma voltada para jogos de tiro em primeira pessoa. Além disso ele também discute aspectos relacionados a jogos que utilizam câmeras em terceira pessoa e também sobre o uso de quaternions para evitar o problema de gimbal lock quando se está manipulando uma câmera com 6 graus de liberdades. Capítulo simples e direto, muito bom!

Cérebro fritando! O capítulo 13 é sobre gerenciamento da cena, ou seja, o que deve e o que não deve ser renderizado na sua tela. Cobre principalmente os algoritmos para renderização de jogos indoor e implementa dois destes algoritmos (BSP e Octree). Tem ainda uma parte nostalgia, onde mostra os precursores dos jogos de tiro em 3D (Doom, Duke Nukem 3D, Castle Wolfstein) que popularizaram as técnicas de gerenciamento de cena. Para quem quer desenvolver jogos outdoor e renderizar terrenos terá que procurar fontes externas. O assunto é bastante vasto e o capítulo é ótimo como uma introdução, além de dar de bandeja os algoritmos supracitados.

O capítulo 14 é enorme e deveras, já que nele é mostrado como implementar um editor de polígonos, ou seja um editor de níveis para o seu jogo sendo capaz das seguintes tarefas:

• Criar polígonos e objetos simples;
• Editar polígonos e objetos no nível de vértices;
• Apagar e copiar objetos;
• Selecionar e esconder objetos;
• Agrupar geometria em uma malha;
• Editar coordenadas de textura;
• Carregar e salvar um nível;
• Carregar e salvar partes de uma geometria;
• Definir pontos de início para os jogadores no jogo;
• Definir e editar fontes de luz;
• Marcar objetos que devem projetar sombras;
• Definir portais para o gerenciador de cena;

Tarefas interessantíssimas! Tudo utilizando a engine desenvolvida no livro, sendo assim, o que você vê na sua tela é como vai aparecer no seu jogo. Apesar disso ainda pretendo utilizar o Blender para criar meus modelos, pois ainda não estou convencido que programar um editor seja produtivo atualmente, sendo que o Blender pode ser estendido com scripts para exportar níveis com informações adicionais que o jogo precisar. Mas só terei certeza disso depois que começar a criar meus modelos.

O último capítulo é a cereja do bolo. Um jogo de deathmatch multiplayer utilizando a engine. O jogo aproveita algumas classes do editor, porém levando em consideração questões como a performance. Faz uso de tudo que foi escrito até o momento, carregando o nível criado no editor do capítulo anterior. O capítulo também introduz classes para calcular sombras e discute (e mostra o código) de como realizar a renderização do nível de forma eficiente.

Gostei muito do livro, possui partes de muito valor, porém não gostei de algumas pequenas coisas, tal como o estilo do código do autor. Além disso, seria interessante ter mais referências, sendo poucos os livros citados pelo autor. O autor também não utiliza padrões de projeto na criação da engine, algo que eu considero interessante, porém só depois que eu começar a criar e utilizar minha própria engine poderei afirmar se vale a pena ou não.

Apesar da engine criada abranger bastante coisa, achei que faltaram duas coisas importantíssimas e fundamental para a criação de qualquer jogo atualmente: uma biblioteca de física e um sistema de partículas. O primeiro item até entendo que tenha sido deixado de fora, afinal o autor quer criar tudo da engine, pois acha importante ter o entendimento do que está acontecendo, sendo assim, seria necessário criar todo o suporte de física, o que é assunto para um livro inteiro. Já o segundo item achei uma falha grave. Hoje em dia qualquer jogo que se preze tem explosões, chuva, neve, fumaça, etc, e todos este efeitos são criados através de um sistema de partículas, que com certeza ficou faltando neste livro.

Tentei deixar meu texto curto, porém o livro tem mais de 800 páginas, então esta tarefa é bastante complicada. Espero que este review sirva para você ter uma noção melhor do que vai encontrar no livro e como ele é escrito. Não sou um programador de jogos, nem um programador avançado de C++. Ainda estou aprendendo muito sobre os dois mundos, principalmente o de jogos, porém escrevo para partilhar do pouco da minha jornada e também para colocar as percepções que tenho do que vou aprendendo, pois estes registros é que vão me guiar no desenvolvimento da minha engine e do meu jogo.

Programação de Jogos

Terminei o que considero a fase de prototipação com algumas ferramentas antes de começar a escrever de forma séria um jogo. Escrevi código de qualquer maneira, sem me preocupar se estava elegante, reutilizável, modular, etc. O que queria fazer era experimentar algumas APIs e ver se elas me permitiam fazer as coisas do jeito que eu queria.

Estas APIs são: OpenGL, Assimp, Bullet e OpenAL. Com estas 4 APIs é possível criar jogos e gráficos em tempo real de alta complexidade, com características similares aos jogos mais modernos da atualidade, porém o meu intuito não é criar nada grande, afinal sou um programador apenas, porém com estas APIs posso me concentrar no que mais me interessa, que é escrever o código de um jogo, sem ter que me dedicar a escrever uma biblioteca de física, de detecção de colisões, de áudio 3D, etc.

Mesmo com todas estas ferramentas a disposição sei que a tarefa de desenvolver um jogo de corrida é bastante complexa, porém adotando estas ferramentas poderei me concentrar mais no que me interessa, que é desenvolver a física dos carros e aprender principalmente a API OpenGL. Com elas fiz o seguinte exemplo:

Utilizei a biblioteca Assimp para carregar o modelo dos dois cubos que foram criados com o Blender e exportados para o formato Collada. Através da Bullet adicionei as informações a respeito dos corpos rígidos e obtive as informações das colisões para reproduzir os sons através da OpenAL. OpenGL foi utilizada para gerar a visualização baseada nos dados de física disponíveis e renderizar informações visuais a respeito da geometria utilizada pela biblioteca de física (uma informação muito útil disponibilizada pela biblioteca Bullet).

Algumas pessoas ao lerem esse post podem se perguntar porque eu não estou utilizando uma engine para escrever meu jogo. A resposta é bem simples, quero aprender OpenGL e também quero aprender a integrar estas ferramentas. Depois de desenvolver este simples exemplo já tenho uma noção muito melhor de como as engines são programadas e entendo muito melhor como utilizá-las. Como quero trabalhar profissionalmente um dia com desenvolvimento de jogos, prefiro botar a mão na massa, eu aprendo muito melhor assim!

Não quero desenvolver um super jogo. Estou pensando simples, pois sei que não tenho recursos para desenvolver um jogo top de linhal, mas sei que tenho todas as condições para desenvolver um jogo divertido como o F1GP de 1993: http://www.simracingworld.com/games/2/ e este é justamente meu objetivo. Fazer um jogo de F1 nos mesmos moldes, porém com a ajuda de todas estas APIs que já comentei.

Não é uma tarefa incrivelmente difícil, mas também não é uma tarefa fácil, sendo assim me preocupo como irei desenvolver. Li já faz algum tempo o livro Design Pattens: Elements of Reusable Object-Oriented Software, porém sempre estou folheando para me inspirar em padrões que possam resolver problemas que estou tendo. Li alguns livros específicos de jogos, como Core Techniques and Algorithms in Game Programming (CTAGP), Game Architecture and Design (GAD) e Beginning OpenGL Game Programming (BOGP). Cada um desses livros tem coisas boas e ruins. O GAD possui bastante material orientado a equipes de desenvolvimento, porém também possui algumas ótimas figuras a respeito da arquitetura de um jogo moderno, coma a figura seguinte que mostra os módulos e a interação entre eles em jogo moderno:

Este livro também contém algumas técnicas úteis para pensar a intereção entre os diversos elementos presentes no jogo. O livro CTAGP é bastante abrangente e por isso não trata muito a fundo os assuntos abordados, servindo apenas de coceira mental para buscar mais informação. O BOGP é um ótimo livro, bastante simples e prático, contém muita informação interessante para quem quer usar OpenGL em jogos.

Acabei de comprar o livro Large-Scale C++ Software Design, que apesar de já ser antigo é um dos poucos livros que trata da organização física dos arquivos de um projeto. Apesar de não querer fazer nada grandioso, tenho certeza que meu jogo não será igual um trabalho de faculdade, será bem maior e mais complexo, considero que será um projeto de médio-porte. Desta forma estou ansioso pela chegada deste livro. Apenas depois de lê-lo vou começar a produziar o código "tracer bullets", como descrito no livro The Pragmatic Programmer, que será um código para me guiar onde pretendo chegar, nada rígido, porém será o esqueleto que trará organização e flexibilidade para poder melhorar o código ao adquirir novos conhecimentos.

Neste meio tempo quero ler alguns livros sobre design de jogos que têm assuntos que me interesseram, sendo eles: 3D Game Engine Architecture, 3D Game Engine Design, 3D Game Engine Programming e 3D Game Programming All In One. Como dá pra perceber vou acabar escrevendo uma engine. Não é meu objetivo, porém grande parte dos seus módules serão "façades" e ou "fábricas" que utilizarão outras APIs, como a Assimp e a Bullet. Quero me concentar mesmo em como desenvolver a física do carro.

Se você gostou deste post, talvez ache interessante este também: http://cerdiogenes.blogspot.com/2010/11/comparacao-entre-metodos-para-evolucao.html. É um artigo que escrevi como trabalho final da minha pós-graduação e aborda o treinamento de carros de corrida utilizando aprendizado de máquina e inteligência computacional.

Se você quiser baixar o código que desenvolvi clique aqui! Para compilá-lo basta digitar "make" e depois "./sample cubo_simples.dae" para executar. Você vai precisar das bibliotecas de desenvolvimento da sua distribuição e das bibliotecas bullet, freealut, openal, vorbis e vorbisfile. Se não esqueci de nada é isso!