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E-Book

Spiele effektiv programmieren mit VB.net und DirectX

Autor	Andreas Rohde, Uwe Kettermann
Verlag	Springer-Verlag
Erscheinungsjahr	2006
Seitenanzahl	545 Seiten
ISBN	9783540271116
Format	PDF
Kopierschutz	DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	22,99 EUR

Bevor Sie in die aufregende Welt der Programmierung einsteigen, müssen Sie sich für eine Programmiersprache entscheiden. In der klassischen Sichtweise werden Programmiersprachen in Compiler- und Interpret- sprachen unterschieden. Mit den neuen .NET-Sprachen ändert sich das. Hier wird ein vorkompilierter Sourcecode erstellt, welche dann per Mic- soft Framework interpretiert und final kompiliert wird. Die wesentliche Vorteile dieser Handhabung liegen auf der Hand. Eine außergewöhnlich hohe Performance sowie eine plattformunabhängige Kompatibilität sind die Merkmale dieses Konzepts. VB.NET ist der Nachfolger von Visual Basic 6. Visual Basic ist vor allem durch die leichte Syntax sowie einer benutzerfreundlichen Entwicklun- umgebung bekannt geworden. Die Einfachheit dieser Sprache forderte aber einen hohen Preis. Visual Basic-Programme waren langsam und in Ihrer Funktionalität eingeschränkt. Dies änderte sich bereits mit der Version 5 und wurde in der Version 6 nochmals verbessert. Die perfekte Symbiose zwischen Leichtigkeit und Leistungsfähigkeit wird aber mit VB.NET - zielt. Neben den Vorzügen, welche VB.NET für die Entwicklung von Office- plikationen bietet, fordern wir aber mehr. Wir wollen DirectX beherrschen. Wir müssen uns die Frage stellen: Ist VB.NET zur Programmierung mit DirectX geeignet? Die Antwort lautet: JA! VB.NET bietet zum einen die notwendige Performance und zum anderen eine ideale Integration von Managed DirectX. Managed DirectX ist speziell auf die neuen Progr- miersprachen C# und VB.NET zugeschnitten. Diese Programmiersprachen sind feste Bestandteile der Microsoft Visual Studio.NET-Philosophie und werden kontinuierlich gefördert und weiterentwickelt.

Zum beruflichen Werdegang von Herrn Uwe Kettermann:

1989 - 1997 Programmierer bei Berlet 1997 - 2000 Selbstständiger Programmierer bei SK-Software (Schnittstellen-Programmierung MX-512, Visualisierungssoftware, Lichtsteuerung für Discotheken und mobile Bands) Seit dem Jahr 2000 Software-Engineer bei der Firma Actebis / Peacock

Zum beruflichen Werdegang von Herrn Andreas Rohde:

Ausbildung zum Informationstechnischen Assistent 1995 - 2002 Leiter der Abteilung Software-Engineering bei Actebis / Peacock Seit dem Jahr 2002 Software-Engineer bei MAXDATA

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Leseprobe

2 Was ist VB.NET? (S. 3-4)

VB.NET ist eine Programmiersprache basierend auf dem Microsoft .NETFramework. Das Framework verbindet verschiedene Programmiersprachen. Programme werden zwar in den jeweiligen Programmierspachen geschrieben, diese werden aber in ein und dieselbe Common Language Runtime kompiliert. Dies ist geradezu ein revolutionäres Konzept, denn bis dato waren wir (die Progrmmierer) unterschiedliche Kompiler mit unterschiedlichen Ergebnissen gewohnt. So konstantierten sich Stärken und Schwächen der einzelnen Programmiersprachen und daraus resultierent schrieb man einer Programmiersprache einem bestimmten Aufgabenbereich zu. Der Aufgabenbereich von Viausl Basic (der Vorgängerversion von VB.NET) war die Datenbankprogrammierung im Officeumfeld. Hier lagen die Stärken dieser Programmierspachen. Mit den neuen Spachen von .NET sind die Grenzen gefallen.

Ein Kompiler für alle Sprachen offenbart die Leistungsfähigkeit aller angeschlossenen Programmierspachen. Nun ist es egal ob der Sourccode in C# oder VB.NET erstellt wird. Das Ergebnis ist ein zum Framework kompatibeles Programm mit identischen Leistungsmerkmalen. Für uns bedeutet dies: wir können mit einer relativ leicht verständlichen Syntax sowie einer übersichtlichen Programmierumgebung arbeiten und leistungsstarke Programme erstellen, welche einem Vergleich zu C# nicht scheuen müssen.

2.1 Unterschiede zu Visual Basic 6

Diese Erläuterungen werden nur für Leser mit VisualBasic6-Erfahrung von Interesse sein. Für Einsteiger werden die aufgelisteten Neuerungen noch keine Aussagekraft haben. Natürlich wird sich das mit wachsender Erfahrung ändern und dann werden Sie sicherlich einige der Neuerungen von VB.NET als selbstverständlich ansehen.

VB.NET ist der Nachfolger von Visual Basic 6. VB.NET ist aber auch Bestandteil von Visual Studio.N ET. Hier haben wir bereits einen Unterschied zu VB 6: Visual Basic 6 war nicht in das Visual Studio-Paket integriert. Zwar wurde VB gemeinsam mit dem Visual Studio-Paket ausgeliefert, aber sie verwendeten unterschiedliche IDEs. Integrated Development Environment (IDE) beschreibt die integrierte Entwicklungsumgebung von Visual Studio.NET.

Mit Visual Studio.NET wird ein C++-, C#- oder VB.NET- Programmierer mit der gleichen Entwicklungsumgebung arbeiten. Dies ist ein bedeutender Vorteil. So rücken Programmierer der unterschiedlichen Programmiersprachen enger zusammen und die Wahl, in welcher Programmiersprache das nächste Projekt verwirklicht wird, ist leichter zu treffen. 2.1.1 Rapid Application Development VB.NET unterstützt die schnelle Anwendungsentwicklung (RAD, Rapid Application Development) mit Projektvorlagen, Designern und anderen Features in der Visual Studio.NET-Entwicklungsumgebung.

2.1.2 Vererbung

Ein weiterer Fortschritt ist die Vererbung. Vererbung ist das Ableiten einer Klasse von einer anderen. Abgeleitete Klassen erben die Eigenschaften, Methoden und Ereignisse der Basisklasse und können diese erweitern. Abgeleitete Klassen können auch vererbte Methoden mit neuen Implementierungen überschreiben.

2.1.3 Ausnahmebehandlung

Außerdem wurde eine verbesserte Fehlerhandhabung (Ausnahmebehandlung) implementiert. Visual Basic verwendet eine erweiterte Version der Try-Catch-Finally-Syntax, die bereits von anderen Sprachen (z.B. von C++) unterstützt wurde. Die strukturierte Ausnahmebehandlung kombiniert eine moderne Kontrollstruktur (vergleichbar mit Select…Case oder While) mit Ausnahmen, geschützten Codeblöcken und Filtern.

Inhaltsverzeichnis

Danksagung	6
Vorwort	7
Inhaltsverzeichnis	9
1 Die Buchstruktur	20
2 Was ist VB.NET?	22
2.1 Unterschiede zu Visual Basic 6	22
2.1.1 Rapid Application Development	23
2.1.2 Vererbung	23
2.1.3 Ausnahmebehandlung	23
2.1.4 Überladung	23
2.1.5 Overrides: Überschreiben von Methoden und Eigenschaften	24
2.1.6 Konstruktoren und Destruktoren	25
2.1.7 Datentypen	25
2.1.8 Verweise	26
2.1.9 Namespaces	26
2.1.10 Assemblies	26
2.1.11 Multithreading	26
2.1.12 Common Language Runtime (CLR)	26
2.1.13 Garbage Collection	27
3 Die Entwicklungsumgebungen von VB.NET	30
3.1 Das Visual Studio .NET	32
3.1.1 Formdesigner	34
3.1.2 Werkzeugfenster	35
3.1.3 Eigenschaftenfenster	35
3.1.4 Projektexplorer	36
3.1.5 Pin-Nadel-Symbol	36
3.2 SharpDevelop	37
3.2.1 Code-Competion-Datenbank	37
3.2.2 Der erste Start	39
4 „Hello World“ das erste .NET-Programm	42
4.1 Ein einfaches Programm mit einem einfachen Editor	42
4.1.1 Der Sourcecode	42
4.1.2 Der Compiler	43
4.2 Ein Projekt im Visual Studio.NET	44
5 Variablen	48
5.1 Deklaration	49
5.2 Datentypen und Konstanten	49
5.2.1 Der richtige Datentyp	51
5.2.2 Konstanten	53
5.2.3 Strukturen	56
5.3 Typensicherheit	57
5.4 Ermitteln des Variablentyps	60
6 Operatoren	62
6.1 Arithmetische Operatoren	62
6.2 Vergleichsoperatoren	64
6.2.1 Mit dem Gleich-Operator Werte zuweisen!	64
7 Verzweigungen	66
7.1 Verzweigungen oder Entscheidungen?	66
7.2 If-Then-Else-Anweisung	66
7.2.1 Notationsunterschiede!	69
7.2.2 Verschachtelungen oder ElseIf:ElseIf	69
7.3 Select-Case-Anweisungen	72
8 Schleifen	76
8.1 For-Next-Schleife	77
8.2 Do-Loop-Schleife	78
8.2.1 Endlosschleifen	81
8.3 While-End-While-Schleife	81
8.4 For-Each-Schleife	82
9 Arrays	86
9.1 Statische Arrays	86
9.2 Dynamische Arrays	87
9.2.1 GetUpperBound	88
9.3 Mehrdimensionale Arrays	89
10 Funktionen und Subroutinen	92
10.1 Subroutinen	92
10.1.1 ByVal oder ByRef	94
10.2 Funktionen	94
10.2.1 Return	95
10.2.2 Optionale Parameter	96
10.3 Rekursives Programmieren	97
11 Klassen	100
11.1 Was ist eine Klasse?	100
11.2 Nothing	101
11.3 Felder	102
11.4 Subroutinen und Funktionen	103
11.5 Eigenschaften: Property	105
11.5.1 Parameter in Properties	106
11.5.2 Eingeschränkte Properties	107
11.6 Enumerationen in Klassen	108
11.7 Events	109
11.8 Ein umfassendes Beispiel	111
11.8.1 Erstellen der Klasse	112
11.8.2 Klasse mit Daten füllen	114
11.8.3 Daten aus der Klasse lesen	114
11.9 Shared-Mitglieder	115
11.10 Vererbung	116
11.10.1 Overrides	118
11.10.2 MyBase	120
11.10.3 MustOverride und MustInherit	121
12 Namespaces	122
12.1 Namespaces ansprechen	123
12.1.1 Imports	123
13 Assemblies	126
13.1 Arbeitsweise von Assemblies	127
13.2 Shared Assembly	127
14 Fehlerbehandlung	128
14.1 Try-Catch-Finally-Anweisung	128
14.1.1 Ausnahmebehandlung (Beispiel)	129
14.2 OnError-GoTo-Befehl	130
15 Was ist DirectX	132
15.1 Die Säulen von DirectX	132
15.2 Die Einsatzgebiete für DirectX	134
16 DirectX-Grundlagen	136
16.1 Das Koordinatensystem	136
16.2 Primitives	138
16.2.1 Primitives rendern	140
16.2.2 Vorder- und Rückseite	144
17 Mein erstes DirectX-Programm	146
17.1 Ein Visual Studio .NET-Projekt erstellen	146
17.2 Direct3D-Device erzeugen	148
17.3 Rendern	150
18 Mein erstes Objekt im 3D-Raum	154
18.1 Vertexbuffer erstellen	155
18.2 Vertexbuffer mit Objektdaten füllen	156
18.3 Vertexbuffer rendern	158
19 World-, View- und Projektionsmatrix	160
19.1 Worldmatrix	160
19.2 Viewmatrix	161
19.3 Projektionsmatrix	162
20 Device Enumeration	164
20.1 DXSettings	164
20.1.1 Display-Adapter	167
20.1.2 Hardwarebeschleunigung (DeviceTyp)	168
20.1.3 Videomodus	169
20.1.4 Backbuffer-Format	171
20.1.5 Z-Stencilbuffer-Format (Depth-Stencilbuffer-Format)	173
20.1.6 Multisample-Typ	174
20.1.7 Vertex-Processing	176
20.2 DXSettings im praktischen Einsatz	178
20.2.1 Preset-Struktur	179
20.2.2 DXSettings initialisieren	181
21 Matrizen	184
21.1 Was ist eine Matrix	184
21.1.1 Einheitsmatrix	185
21.1.2 Addition	185
21.1.3 Subtraktion	185
21.1.4 Multiplikation	186
21.1.5 Division	186
21.1.6 Berechnen der invertierten Matrix M-	187
21.2 Transformation	188
21.2.1 Bewegt sich die Welt oder bewegt sich das Objekt?	189
21.2.2 Translation (Bewegung, Positionsveränderung)	189
21.2.3 Skalieren (Größenänderung)	190
21.2.4 Rotation (Drehung)	191
21.2.5 Grad vs Radiant	193
21.2.6 Beispielprogramm für Matrizen	194
22 Texturen	200
22.1 Texturkoordinaten	200
22.2 Kacheln einer Textur	202
22.3 Das passende Vertexformat	203
22.4 Größe einer Textur	204
22.4.1 Auslesen der maximalen Texturbreite und Höhe	205
22.5 Laden einer Textur	205
22.6 Texturfilter	207
22.6.1 MinFilter und MagFilter	207
22.6.2 Nearest Point Sampling	207
22.6.3 Linearer Texturfilter	208
22.6.4 Anisotropic Filter (uneinheitlicher Filter)	208
22.6.5 Bilineare und uneinheitliche Filterung	209
22.6.6 Mipmaps	209
22.7 Beispielprogramm für Texturen	210
22.7.1 Ermitteln der maximalen Texturbreite und -höhe	211
22.7.2 Erstellen des Vertexbuffers	212
22.7.3 Erstellen und Laden einer Textur	214
22.7.4 Rendern	215
22.8 Multitexturing (Multi Texture Mapping)	216
22.8.1 Mischparameter	217
22.8.2 Multi-Pass-Technik vs. Single-Pass-Technik	220
22.8.3 Texturkoordinaten, Vertexformat und Vertexbuffer	221
22.8.4 Beispielprogramm für Multitexturing	223
22.9 Alpha-Textur-Blending	230
22.9.1 Texturfaktor	230
23 Licht: Beleuchtung	232
23.1 Licht und Material	233
23.2 Direct3D.Lights	233
23.3 Normalvektor	234
23.3.1 Berechnung des Normalvektors	236
23.4 Lichttypen	237
23.4.1 Ambient-Light	238
23.4.2 Point-Light	239
23.4.3 Directional-Light	240
23.4.4 Spot-Light	241
23.4.5 Welcher Lichttyp ist der beste?	243
23.5 Licht, Schatten und Polygone	244
23.5.1 Flat-Shading	244
23.5.2 Gouraud-Shading	245
23.5.3 Phong-Shading	246
23.6 Licht und Polygone	246
23.7 Beispielprogramm für Licht und Polygone	247
23.7.1 Erstellen der Flächen	248
23.7.2 Erstellen der Lichter	251
23.8 Beispielprogramm für Lichttypen	253
23.8.1 Boden und Wände erstellen	255
23.8.2 Lichtquellen initialisieren	258
23.9 Licht und Mesh	261
23.9.1 Beispielprogramm für Licht und Mesh	262
24 Material	264
24.1 Zusammenspiel zwischen Material und Licht	264
24.1.1 Die Bestandteile des Materials	265
24.1.2 Diffuse	265
24.1.3 Ambient	266
24.1.4 Specular	266
24.1.5 Emissive	266
24.2 Material initialisieren und aktivieren	266
24.3 Beispielprogramm für Material	267
25 Meshobjekte	270
25.1 Erstellen eines Mesh–Objektes	271
25.2 Laden eines Mesh-Objektes	272
25.3 Darstellen eines Mesh-Objektes	274
26 Animation des Mesh-Objektes Frame- Animation	278
26.1 Prinzip der Frame-Animation	279
26.2 Timing bei der Frame-Animation	279
26.3 Mesh-Objekte: Tweening/Keyframe-Animation	282
26.4 Keyframe-Bestimmung	292
26.5 Keyframe-Interpolation	293
26.6 Keyframe rendern	297
27 Billboarding	300
27.1 Was sind Billboards?	300
27.2 Warum werden Billboards eingesetzt?	301
27.2.1 Schlechtes Billboarding	301
27.2.2 Gutes Billboarding	301
27.3 Berechnungsmethoden	302
27.4 Beispielprogramm für Billboarding	303
27.4.1 Textureoberfläche erstellen	304
27.4.2 Hauptspieleschleife erzeugen	305
27.4.3 Rendern	306
28 Wasser	310
28.1 Technik zum Erstellen der Wasseroberfläche	311
28.2 Aufbau der Wasseroberfläche (Gittergerüst)	313
28.3 Wasseroberfläche erstellen (inkl. Wellen und Textur)	314
28.4 Schwimmende Kisten integrieren	316
28.5 Rendern Alpha-Blending	317
29 Nebel	320
29.1 Was kann Nebel?	321
29.2 Berechnungsarten	321
29.2.1 Linear Fog	321
29.2.2 Exponential Fog	322
29.3 VertexFog oder Pixel-Fog/Table-Fog	323
29.3.1 Prüfung	324
29.4 Die wahre Tiefe	325
29.5 Renderstates	326
29.6 Beispielprogramm für Nebel	327
29.6.1 Erstellen der Straße	328
29.6.2 Einbinden der Meshes (Bäume und Auto)	329
29.6.3 Initialisierung des Nebels	330
29.6.4 Rendern	331
30 Partikeleffekte	334
30.1 Partikelstruktur	336
30.2 Zweidimensional vs. dreidimensional	337
30.3 Partikelklasse	339
30.4 Rendern	342
30.5 GUI	346
31 DirectSound: Modell	348
31.1 DirectSound-DeviceInformation	349
31.2 DirectSound-Device	349
31.3 DirectSound-Buffer	350
31.4 DirectSound-3DBuffer	351
31.4.1 Ausrichtung des 3DBuffers	352
31.5 DirectSound-3DListener	353
31.5.1 Ausrichtung des 3DListeners	353
31.6 DirectSound-CaptureBuffer	353
32 2DSound-Demo	356
33 3DSound-Demo	364
34 AudioVideoPlayback	372
34.1 Ein Wort zu DirectMusic	372
34.2 AudioVideoPlayback generell	372
34.3 Audio	373
34.4 Video	377
35 DirectInput	380
35.1 Objekthierarchie	380
35.2 Geräteauflistung	381
35.2.1 Beispielprogramm	382
35.2.2 Eingabegeräte ermitteln	382
35.2.3 Objekte ermitteln	384
35.3 Kooperationsebene	386
35.4 Datenformat	387
35.5 Daten empfangen	387
35.6 Keyboard (Beispielprogramm)	388
35.6.1 Sourcecode-Beispiel 1	388
35.6.2 Sourcecode-Beispiel 2	389
35.7 Maus	393
35.7.1 Kooperationsebene anlegen und das Device erzeugen	394
35.7.2 Daten abfragen	395
35.8 Joystick	396
35.8.1 Angeschlossene Joysticks ermitteln	398
35.8.2 Akquirieren und Achseneigenschaften festlegen	399
35.8.3 Daten abfragen	399
35.9 First-Person-Camera	402
35.9.1 Variablen und Strukturen definieren	403
35.9.2 Erzeugen der DirectInput-Devices	404
35.9.3 Maus- und Tastaturdaten empfangen	405
35.9.4 Maus- und Tastaturdaten auswerten	406
36 DirectPlay	410
36.1 Service-Provider	411
36.2 Wie ist eine Peer-to-Peer Verbindung aufgebaut?	412
36.3 Erstellen einer GUID	413
36.4 Host	414
36.5 Player	414
36.5.1 Host suchen	415
36.5.2 Player erstellen und an der Session anmelden	417
36.6 Senden von Daten	417
36.7 Empfangen von Daten	418
36.8 Beispielprogramm: Simple Chat	419
36.9 Kommunikationsmodelle	421
36.9.1 Peer-to-Peer-Session	421
36.9.2 Client/Server-Session	421
36.9.3 Sicherheit	421
37 Das Spiel: Return From Orion	424
37.1 Erste Gedanken zum Spiel	425
37.2 Von der ersten Spielidee zu einem Konzept	425
37.3 Der Entwicklungsprozess oder die Arbeit vor der Arbeit	427
37.4 Festlegung des Spielprinzips/Spielablaufs	427
37.5 Die Storyline – eine Geschichte entsteht	428
37.6 Festlegen des Designs mit Designstudien	429
37.7 Das Konzept des Spiels	430
38 Das Projekt startet	432
38.1 Erstellen der ersten Objekte	432
38.2 Erstellen des Basis-Devices für das Projekt	434
39 Eine Welt erschaffen	438
39.1 Die Theorie des Spielfeldes	438
39.2 Das Spielfeld in der Praxis	439
39.2.1 Spielfelddaten auslesen	440
39.2.2 Performance-Steigerung im Spielfeld	443
39.2.3 Das Spielfeld erstellen	445
39.2.4 Die Bitmaske	446
39.2.5 Das Spielfeld rendern	447
39.3 Skydome: Die Begrenzung der Spielwelt	451
40 Die Spielfigur	454
40.1 Die Techniken der Spielfigur	455
40.1.1 Bewegungsablauf – Animation der Spielfigur	455
40.1.2 Bewegung der Spielfigur	459
40.1.3 Relative Bewegungen im Spiel	460
40.1.4 Logik der Bewegung	462
40.1.5 Drehung der Spielfigur	465
40.1.6 Laufen der Spielfigur	467
40.2 Einfügen der Tastaturabfrage	470
40.3 Einfügen des Kameramoduls	476
41 Gegner: Computergesteuerte Elemente	480
41.1 Arten von Gegnern	480
41.1.1 Festgelegte Bewegungen und Aktionen	480
41.1.2 Intelligente Bewegungen und Aktionen	481
41.1.3 Intelligente Bewegungen, Aktionen und Kommunikation	482
41.2 Einfügen der Gegner in „Return From Orion“	483
42 Künstliche Intelligenz	490
42.1 Was ist künstliche Intelligenz?	490
42.1.1 Menschlich handeln	491
42.1.2 Menschlich denken	491
42.1.3 Rational denken	492
42.1.4 Rational handeln	492
42.2 KI in Computerspielen	492
42.3 KI in „Return From Orion“	493
42.3.1 Random-Strategie	495
42.3.2 Vertikale Strategie	497
42.3.3 Horizontale Strategie	501
42.3.4 Änderung der KI-Strategie	504
43 Kollision	506
43.1 Kollision in DirectX	506
43.1.1 BoundingBox	506
43.1.2 BoundingSphere	507
43.1.3 Feintuning	508
43.2 Kollision im Spiel	509
44 Soundeffekte	512
45 Abschließende Funktionen	516
45.1 Statusanzeigen erstellen und integrieren	516
45.2 Splash-Screens	521
45.3 Kamerafahrt am Anfang jedes Levels	523
45.4 Framerate begrenzen	525
46 Leveleditor	528
46.1 Zeichnen des Spielfeldes	529
46.2 Editieren der Spielfelddaten	532
46.3 Steuerelemente des Leveleditors	537
46.4 Das Programm-Menü	543
46.4.1 Level neu erstellen	543
46.4.2 Level laden	545
46.4.3 Level speichern	546
46.4.4 Direkt Zugriff auf ein Level	546
46.4.5 Spielfeld umranden	548
46.4.6 Dynamische Objekte einfügen: Random	549
46.5 Hilfsfunktionen	550
47 Fragen und Antworten zu VB.NET	554
48 Fragen und Antworten zu DirectX	560
48.1 Fragen und Antworten zu Texturen	561
Glossar	564
Anhang	568
Datentypen	568
Index	570

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