Weiterhin habe ich auch die Jump!-Seite hier mal ein wenig überarbeitet. Gleiches gilt für die Bildersektion. Im Übrigen hat das Spiel nun auch seit geraumer Zeit eine direkte Homepage auf der es den Download gibt, Informationen zum Spiel und auch ein Forum um uns Bugs und Feedback mitzuteilen.

Während der Testsessions habe ich immer mal wieder ein paar Videos mitgeschnitten. Das Ergebnis gibt es gleich hier zu sehen und kann als “90 seconds of Catch the Chicken” deklariert werden, da es lediglich Szenen aus diesem Mode enthält.

In diesem Sinne viel Spass beim Schauen

• Texturen auch für Spheren
• NormalMapping
• Refraction
• einige Bugfixes
• Performanceoptimierungen

Zunächst möchte ich zwei Bilder zeigen, welche den aktuellen Stand repräsentieren, bevor ich dann einzelne Punkte noch einmal kurz aufgreifen werde. Beide Bilder zeigen das Phong-Model mit Reflection und Refraction kombiniert mit NormalMapping.

NormalMapping

Das NormalMapping in diesem Raytracer unterscheidet sich vom gewohnten NormalMapping aus der 3D-RealTime Grafik in zwei Punkten. Zunächst ist der RayTracer statisch, sprich es gibt keine bewegten Lichtquellen bzw. Objekte. NormalMapping kommt erst dabei richtig zum Tragen bzw. entfaltet so eigentlich erst seine sichtbare Wirkung. Aus diesem Grund kann man den Effekt nur deutlich machen indem man zwei an sich identische Bilder direkt miteinander vergleicht.

Weiterhin sind für das NormalMapping in dem Raytracer keine Object- oder Tangentspace Berechnungen notwendig sondern lediglich die Berechnungen des Normalenvektors aus der NormalMap. Das sind dann üblicherweise so bzw. so ähnlich aus:

color normal = normalMap.getTexelBilinear( u, v, distance );
double x = (normal.add(color(-1,0,0))).mult(2.0f).r;
double y = (normal.add(color(0,-1,0))).mult(2.0f).g;
double z = (normal.add(color(0,0,-1))).mult(2.0f).b;

Dieser Normalenvektor ersetzt dann einfach, bei der Diffuseberechnung, den Normalenvektor der an dem Schnittpunkt des Rays mit der Plane bzw. Sphere errechnet wurden wäre.

Refraction

Bei der Berechnung von Refraction (Lichtbrechung) habe ich mich auf das hervorragende Tutorial von Jacco Bikker gestützt. Hier nocheinmal ein Bild vom Anfang:

Man kann deutlich einen unterschiedlichen Brechungsindex zwischen der linken, organgen und der rechten, lilanen Sphere erkennen. Der Brechungsindex eines Mediums ist die Angabe wie schnell die Lichtgeschwindigkeit in diesem Medium abnimmt. Sprich das Verhältnis zwischen der Phasengeschwindigkeit des Lichtes im Vakuum und der Phasengeschwindigkeit des Mediums. Die linke Sphere definiert eine Phasengeschwindigkeit von 1.33 welches Wasser bei 20° Celsius entspricht. Folglich verliert das Licht 25% (1/1.33) seiner Geschwindigkeit gegenüber der Geschwindigkeit im Vakuum. Über das Snelliussches Brechungsgesetz kann man dann, über die unterschiedlichen Brechungsindizes, die eigentliche Brechung berechnen.
Die rechte, lilane Sphere hat eine Phasengeschwindigkeit von 1.0 und ist folglich derer im Vakuum gleich. Daraus resultiert dann auch das die hintere, gelbe Sphere ohne Brechungen sichtbar ist. Im Übrigen hat die vordere, güne Sphere eine Phasengeschwindigkeit von 1.31 (Eis).
Jetzt noch zwei Bilder aus einer anderen Perspektive, welche nebenbei auch nocheinmal den NormalMapping Effekt gut verdeutlichen:

Performance

Auch im Bereich der Performance hat sich einiges getan. Dies aber lediglich über Implementierungsoptimierungen und nicht über Beschleunigungsansätze wie beispielsweise ein Spatial Tree. Trotzdem kann sich der Zuwachs sehen lassen. Ein Bild mit sieben texturierten Spheren und entsprechender Plane, bei 1000×1000, sechs Rekursionen für Reflection ist mehr als doppelt so schnell berechnet wie das selbe Bild ohne Texturen für die Spheren. Das ist in der Hinsicht imposant da die Berechnungen der entsprechenden UV-Koordinaten und das eigentliche fetchen des Texels einen nicht unerheblicher Mehraufwand darstellt. Die Optimierung rührt zum Großteil daher das die Materialklassen, welche relativ viel Speicher durch die Texturen in Anspruch nehmen, nun als Pointer gehandelt werden und so nicht jedes mal auf dem Stack hin und her kopiert werden müssen.

Download

Hier nun der Download. Zum einen ein reiner Release-Build und weiterhin der komplette Source (VS bzw. VC++Express Solution). Das .NET 2.0 Framework wird vorrausgesetzt.

Release (.rar, 3.3MB)
sGUIRayTracer-Solution (.rar, 3.3MB)

Interessante Links/Quellen

Tutorialreihe auf Flipcode (sehr zu empfehlen!)

The math behind NormalMapping

Und natürlich all die anderen Tutorials die in Part 1 zu finden sind!

Wie immer keine Garantie auf Richtigkeit oder Vollständigkeit!

Buisnessplan für ein Spieleentwicklungs-Studio

Inhalt dabei ist zunächst ein Firmenprofil welches die Firma und deren Entwicklungen, in unserem Fall CasualGames, beschreibt. Danach gehen wir auf die in der SE allgemein üblichen Qualitätssicherungsmaßnahmen, wie beispielsweiße den Betatest, ein. Folgend versuchen wir drei, für die Spieleentwicklung wichtige, Qualitätsmerkmale zu operationalisieren: DDD (Detailed Design Document), Spielspaß u.A. mit Hilfe eines Questionnaires und zu guter Letzt das allgemein hin bekannte QM-Merkmal Korrektheit.

QM-Handbuch (.pdf, 652KB)

Der zweite Übungsteil bestand darin verschiedene Softwaremetriken auf ein Code Snippet anzuwenden und hat nix direkt mit dem Handbuch zu tun. Wer sich aber auch dafür interessiert oder eine Vorlage braucht ist mit Folgendem gut beraten. Untersucht wurden LOC (Lines of Code), die Halstead-Metrik, Zyklomatische Komplexität nach McCabe und verschiedene Codeüberdeckungsgrade.

Metriken (.pdf, 1.284MB)

Wie immer keine Garantie auf Richtigkeit oder Vollständigkeit!

Der RayTracer ist komplett in C++ und die entsprechende GUI mit VC++ .Net auf WinForms Basis geschrieben. Im Moment ist das Phong-Beleuchtungsmodell implementiert und als kleinen Bonus kann man noch, zumindest für die Ebenen, Texturen laden, welche die Diffusefarbe ersetzen. Nun folgt noch eine kleine Bildergalerie welche Schritt für Schritt zeigt wie man von einfachem Ambient bis zur PerfectReflection mit Schatten kommt. Die einzelnen Schritte lassen mit frei wählbaren Einstellungen auch in der GUI simulieren.

Hier nun der Download. Zum einen ein reiner Release-Build und weiterhin der komplette Source(VS bzw. VC++Express Solution). Das .NET 2.0 Framework wird vorrausgesetzt.

Release (.rar, 187KB)

sGUIRayTracer-Solution (.rar, 258KB)

Da mir die Arbeit an diesem Raytracer sehr viel Spass gemacht hat und man viel dabei lernen konnte werde ich wohl noch ein wenig daran weiterarbeiten. Hier mal eine Liste was man überhaupt noch in einem Raytracer implementieren kann. Was ich davon noch wählen werde steht noch nicht fest. Es hat alles seinen Reiz und im Moment tendiere ich zu Normalmapping direkt über eine Map und/oder Bumpmapping über PerlinNoise.

• kd-Tree oder spatial subdivision zur Geschwindigkeitsoptimierung
• depth of Field
• isosurfaces (blobs)
• fresnel und Transparenz (refraction)
• Bump/Displacement mapping
• Normalmapping
• fog
• Soft-Shadows
• Photon maps (global illumination)
• weitere Geometrieobjekte (Cylinder, Box etc.)
• Antialiasing
• Photo exposure

Interessante Links/Quellen

Wikieintrag zu RayTracing

Mandelbrot’s RayTracing explanations

Tutorialreihe auf Flipcode (sehr zu empfehlen!)

Tutorialreihe auf Codermind

Tutorialreihe der DGL-Wiki

Tutorialreihe von Forrest Briggs

Wie immer keine Garantie auf Richtigkeit oder Vollständigkeit!

Alle anderen Videos gibt es weiterhin hier. Im Übrigen bräuchte ich mal eine Tipp wie man die Qualität der Videos auf Youtube erhöhen kann. Schon viel probiert aber nie mit einem ordentlichen Ergebniss. Ich denke aber ich werde kommende Videos auch wieder auf dem Webspace legen, da ich nun einen ordentlichen Player gefunden habe.

Nun gut viel Spass beim Schauen und danke nochmal an dich Thomas

PostProcessingSample (.rar, 901KB)

Einleitung

In diesem kleinen How-To möchte kurz erklären was Extension Methods sind, wie man sie anwendet und auf was man achten muss.

Umsetzung

Was sind überhaupt Extension Methods?

Extension Methods sind integraler Bestandteil von C# 3.0 und dem .Net-Framework  3.5!Diese Methoden erlauben es vorhandene Typen zu erweitern, ohne eine abgeleitete Klasse zu implementieren oder den ursprünglichen Typ erneut kompilieren zu müssen. Extension Methods sind spezielle statische Methoden werden aber wie Instanzmethoden aufgerufen. Instanzmethoden haben aber Vorrang gegenüber Extension Methods, dass heißt eine vorhandene Methode kann nicht durch eine Extension Method ersetzt werden. Weiterhin können sie nur auf öffentliche Member und Methoden des Types den sie erweitern zugreifen, da sie sonst das Prinzip der Kapselung verletzt werden  würden.

Kleines Beispiel gefällig?

namespace ExtensionMethods
{
   public static class Extensions
  {
      public static string EliminateWhiteSpace(this string param)
     {
        return param.Replace(' ', string.Empty);
     }
  }
}

Der erste Paramter in einer Extension Method wird mit dem Operator this versehen und entspricht dem Typ auf dem die Extension Method angewendet wird. In diesem Falle string. Die Klasse und die eigentliche Methode muss static sein.

Wie verwendet man jetzt diese Methode:

using ExtensionMethods;

namespace ConsoleApplication
{
    class Program
   {
      static void Main(string[] args)
      {
         Console.WriteLine("Hallo Welt!".EliminateWhiteSpace());
         Console.ReadLine();
      }
   }
}

Das  funktioniert da der Compiler die Extension Methods auflöst wenn der Namespace, in dem die Extension Method definiert wurde, an der gewünschten Stelle eingebunden wurde.  Das Einbinden des Namespaces ist wichtig und muss explizit geschehen. Wie erwähnt wird also die Extension Method wie eine Instanzmethode aufgerufen, liegt aber nach dem kompilieren  in der IL (intermediate language) als statischer Aufruf vor. Im Endeffekt wird also daraus:

Console.WriteLine(Extensions.EliminateWhiteSpace("Hallo Welt!"));

Ein weiteres Beispiel, welches nicht ganz so konstruiert ist. Bei der Spiele/Grafikprogrammierung ist es wichtig zu wissen wieviel Zeit zwischen zwei Frames (Bildern) vergangen ist. Das sieht folgendermaßen aus:

float dt = (float)gameTime.ElapsedGameTime.TotalSeconds;

Die Extension Method dazu:

public static float GetElapsedSeconds(this GameTime gameTime)
{
    return (float)gameTime.ElapsedGameTime.TotalSeconds;
}

Und nun der neue Aufruf:

float dt = gameTime.GetElapsedSeconds();

Conclusion

Extension Methods bieten eine gute Möglichkeit vorhande Funktionlität zu erweitern und lassen sich im ‘Client-Code’ intuitiv einsetzen. Weiterhin verbessert sich zumeist die Lesbarkeit des Codes (syntaktischer Zucker). Trotzdem sollte man sparsam mit ihnen umgehen und sie nur anwenden wenn sie unbedingt benötigt werden, da es schnell zu Wildwuchs kommen kann und der Code schlecht wartbar wird.

Interessante Links/Quellen

MSDN Prgramming Guide zu Extension Methods

C# 3.0 Extension Methods

Extension Methods und genauerer IL-Betrachtungen

Extension Methods in Bezug auf XNA

Extension Methods in Bezug auf XNA 2

Extension Methods in Bezug auf XNA 3

Bestandteil der Arbeit ist weiterhin ein Kommunikationsprotokoll, welches den Ablauf der Übertragung regelt bzw. beschreibt. So wird in diesem Dokument unter anderem geklärt, wie die zu übertragenden Metadaten auszusehen haben oder wie mit eventuell auftretenten Fehlern umzugehen ist. Das sichert eine stabile und fehlerfreie Bildübertragung ab.

Die Umsetzung war nicht immer ganz einfach und es gab einige Tücken zu überwinden. Gerade die im Protokoll beschrieben Timeouts machten mir anfangs Sorgen und es dauerte bis ich eine entsprechende Lösung gefunden bzw. auch richtig umgesetzt hatte. Es gab zwar hier und da auch noch ein paar andere Probleme, welche aber meist auf die eingerosteten C-Kenntnisse und deren Kniffe meinerseits zurückzuführen waren. Auch egal nun bin ich ja fertig, es läuft alles perfekt und man ist wieder eine Erfahrung reicher geworden

Hier nun der Source, das Kommunikationsprotokoll und direkt auch das MonoDevelop-Projekt:

C-Socket Server/Client zur Bildübertragung (.rar, 250KB)

Interessante/Weiterführende Links zum Thema

Snipplets Sockets unter C

Client-Server Socketprogrammierung

Tipps zur Socketprogrammierung

Helmut Herold – Linux/Unix-Systemprogrammierung

Unix Network Programming

Wie immer keine Garantie auf Richtigkeit der Vollständigkeit!

Aufgabenstellung war es, verschiedene Interaktionselemente bzw. Dialoge, durch ein freigewähltes Usability-Testverfahren auf Aspekte wie Form, Farbwahl, Positionierung etc. hin zu überprüfen. Die Ergebnisse wurden in einem Prüfprotokoll festgehalten welches diese Aspekte bewertet, kommentiert und Verbesserungsvorschläge aufzeigt.

Dieses Prüfprotokoll und die Präsentation möchte ich euch wieder zum freien Download zur Verfügung stellen.

Analyse eBay.de (.rar, 1,2MB)

Wie immer keine Garantie auf Richtigkeit oder Vollständigkeit!