Derinlemesine Xna - 1

[wmismail]

Bu makalemde sizlere XNA in çalışma yapısını ve Shader Code ların çalışma mantığını anlatacağım?

O halde başlayalım:

Aşağıdaki Grafikte Şemasal Olarak Sırayla XNa ve Shader Kodlarının birlikte nasıl çalıştığı gösterilmiştir?

Şekil 1-a: XNA in Çalışma Hiyerarşisi?

Şekil 2-a:Shader Kodlarının Çalışma Hiyerarşisi?

Xna Kodlama yapılırken resmi ve varsayılan olarak C# kullanıldığını biliyoruz.İlk önce bahsedeceğim şey XNA de C# kullanılarak yapılan kodlama mantığı olacak?

C# Tarafında yapılacak işlemleri numara sırasına göre açıklıyorum.

1)Başlangıç

Burada import etmek istediğiniz aduzaylarını kullanabilirsiniz?

Örneğin:

#region Aduzaylarımız

using System;

using System.Collections.Generic;

using Microsoft.Xna.Framework;

using Microsoft.Xna.Framework.Audio;

using Microsoft.Xna.Framework.Content;

using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;

using Microsoft.Xna.Framework.Input;

using Microsoft.Xna.Framework.Storage;

#endregion

2)Modül Tanımlamaları

(oyun sınıfımız için kullanılacak nesnelerimizi tanımlarız?)

Örnek vermemiz gerekirse:

GraphicsDeviceManager graphics; //Grafik Aygıtıile ilgili değişkenimiz.

ContentManager content; //İmaj ve modelleri depolayacak değişkenimiz.

ContentManager ve GraphicsDeviceManager nesnelerini tanımladık.

3)Main() Fonksiyonumuz

(Burası oyunumuzun esas başlangıcıdır)

Bu kısımda oyun nesnemizin örneğini alıp çalıştırıyoruz.Nitekim:

static void Main(string[] args)

{

using (Game1 game = new Game1())

{

game.Run();

}

}

Görüldüğü üzere game isminde bir Game1 nesnesi oluşturuyoruz ve onu çalıştırıyoruz?

4)Constructor(Yapıcı Fonksiyonumuz)

(GraphicsDevice ve ContentManager nesnelerinin yüklenmesi)

Oluşturulan Class nesnemizi ilk kullanıma hazırlıyoruz?

Mesela;

public Game1()

{

graphics = new GraphicsDeviceManager(this);

content = new ContentManager(Services);

}

5)Initialize()

(Kullanıcı Tanımlı İşlemler:

-Pencere Özelliklerini Ayarlama

-Uygulama Özelliklerini Ayarlama

-Perspektif ve Görünümleri Ayarlamak

-Kaynakları(Shaderlar,Köşeler,Sesler) ayarlama ve yükleme?)

Örneğin

protected override void Initialize()

{

this.Window.Title = "Oyun Penceresi";

base.Initialize();

}

yukarıdaki örnekte pencerenin ismini ?Oyun Penceresi? olarak değiştirdik.

6)LoadGraphicsContent()

(İmaj ve Modelleri Yükleme?)

mesela bir resim yüklemek istersek;

content.Load<Texture2D>("ornek");

Asset Name(resme ulaşmak için gerekli anahtar sözcük) i ornek olan agac.jpg isimli resim dosyamızı yüklemek için LoadGraphicsContent() isimli fonksiyonumuza yukarıda verdiğim örneği yazmanız yeterli olacaktır?

7)Draw()

-Ekranı yeni bir renkle temizleme

-Nesneleri çizmek için dönüştürme

-Shader a çıktı göndermek.

Draw fonksiyonunda olmazsa olmazlardan birisi Ekranı yeni bir renk ile temizlemesidir.

Örneğin;

protected override void Draw(GameTime gameTime)

{

graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);

base.Draw(gameTime);

}

8)Update()

-Oyun zamanını güncellemek

-Mouse,Klavye ve GamePad olaylarını denetlemek.

-Diğer devam eden kullanıcı-tanımlı aktiviteler:skor tutma,Çarpışmayı Kontrol Etmek(Collision Detection),Animasyon?

Mesela Update() fonksiyonunun içinde yoğunlukla kullanılanların başında İnput işlemleri gelir.

Örnek vermem gerekirse;

if (GamePad.GetState(PlayerIndex.One).Buttons.Start == ButtonState.Pressed)

this.Exit();

Xbox Konsol aygıtında Start düğmesine basınca oyundan çıksın J

9)Uygulamanın kapatılıp kapatılmadığını kontrol etmek.

Eğer Halen daha çalışıyorsa 7.adımdaki Draw işlemleri tekrarlanır.

Eğer ki kapanıyorsa 10. Sıradaki işlemden devam edilir?

10)UnloadGraphicsContent()

(İmaj ve Modellerin Yokedilmesi.Oyun kapatılmadan önce Bütün imaj ve Modeller Yokedilir)

UnloadGraphicsContent() ile ilgili yapabileceğimiz işlemlerden örnek vermem gerekirse;ContentManager da kullanılan imaj ve modellerimizi serbest bırakabiliriz?

protected override void UnloadGraphicsContent(bool unloadAllContent)

{

if (unloadAllContent)

{

content.Unload();

content.Dispose();

}

}

Content.Dispose ile bütün kaynakları serbest bırakıyoruz.Şunun unutulmaması gerekir ki serbest bırakmadan önce muhakkak içeriği sonlandırmamız gerekir.Nitekim Dispose metodundan önce Unload u çalıştırmamızın amacı da bu?

11)Oyunun Bitirilmesi

(bu noktada oyundan çıkış işlemi tamamlanır)

Unload ve Dispose metodları çalıştıktan sonra uygulamaya dair hiçbirşey kalmamıştır.

XNA in çalışma mantığını örnekler vererek anlattıktan sonra sırada Shader kodlarımızın çalışma mantığını anlatma var.

Shader Tarafını açıklayalım o zaman sırasıyla.

1)Draw Fonksiyonu ile devam edilir.Bildiğiniz üzere oyun devam ettikçe Draw Fonksiyonu çalışır.Kapatılınca da UnloadGraphicsContent fonksiyonu çalışır.Draw fonksiyonundan gelen modelleme bilgileri ve shader değişkenleri Shader koda gönderilip efekt bilgileri ayarlanmaya başlanır.

2)Technique Fonksiyonu

(

-Vertex Shader derlenir.

-Piksel Shader derlenir.

-Her iki shader arasında değerlerin birbirine geçmesinin tetiklenmesi.

)

Örnek vermem gerekirse;

float4x4 matWVP : WorldViewProjection;

struct vertexInput {

float3 Position: POSITION;

};

struct vertexOutput {

float4 HPosition : POSITION;

float4 Diffuse : COLOR0;

};

vertexOutput VS_TransformDiffuse(vertexInput IN)

{

vertexOutput OUT;

OUT.HPosition = mul( float4(IN.Position.xyz , 1.0) , matWVP);

OUT.Diffuse = float4(1.0f, 1.0f,1.0f,1.0f);

return OUT;

}

technique textured

{

pass p0

{

VertexShader = compile vs_1_1 VS_TransformDiffuse();

ColorArg1[0] = Diffuse;

AlphaArg1[0] = Diffuse;

ColorOp[0] = SelectArg1;

AlphaOp[1] = SelectArg1;

}

}

Biraz karışık olduğuna bakmayın bu shader kodda materialları uygulandığı şekle beyaz renk efekt vermektedir.Technique fonksiyonumuz bizim C# da kullandığımız Main() fonksiyonu gibidir.Burada VertexShader ımızı derlemekteyiz.Pixel Shader ı ise bu shader uygulamasında kullanmadığımızdan dolayı derleme yapmıyoruz.Değer geçirme prosesini de pass p0 işlemiyle yapmaktayız.

3)Vertex Shader

(Vertex bilgisinin alınıp değiştirilmesi)

Yukarıdaki örnek Shader ımızda da görüldüğü üzere Technique fonksiyonumuzda

VertexShader = compile vs_1_1 VS_TransformDiffuse();

Vertex Shader ımızı derleme işlemini yapıyoruz?

4)Piksel Shader

(Girişleri renkli piksellere çevir.)

Pixel Shader ımız ile ilgili yukarıdaki Shader Kodumuzda pek bir işlem yapmadık dolayısıyla Piksel Shader konusunda şimdilik fazla durmayacağım.

5)Ekran Kartı

Bu işlemde piksek shader ve vertex shader dan derlenen bilgiler ekran kartına gönderilip işlenir.

6)Görüntüleme

Ekran kartı bütün bilgileri monitörde görüntüler

Son olarak da Ekran Kartımız işlemiş olduğu shader kod dan gelen verileri monitörümüze yansıtır.

İşte bu kadar.Buraya kadar elimden geldiğince sizlere XNA ve Shader Kodlarının sırasıyla nasıl çalıştığını anlatmaya çalıştım.

Eğer örnek kod isterseniz:

http://www.directxnedir.com/ornek_xna.rar(BasicEffect Örneği)

http://www.directxnedir.com/ornek_xna_hlsl.rar(HLSL kullanımıyla ilgili örnek)

Merhaba arkadaşlar ilk makalemde sizlere XNA in çalışma mantığını anlatmıştım.Çünkü bilinmelidir ki XNA in mantığını çözemeden XNA oyunları yazılamaz.

Bu makalemde işi birazcık daha ilerletip Primitif Nesnelerini anlatacağım.

O halde başlıyoruz?

3D Dünyasında grafikler,her biri basit şekil olan noktalar,çizgiler ve üçgenlerden oluşur.Bu basit şekillere 3D dünyasında ?Primitif Nesneler? diyoruz.

Bu nesneler Kartezyen Koordinat Sistemi çizilerek gösterilir ki bunlar X,Y,Z düzlemlerinden oluşur.Bütün çizimler aslında birer nokta,çizgi ve üçgendir.

Basit bir 3D çizim içinde vertex bilgilerini barındıran yani X,Y,Z pozisyonu,renk,resim koordinatları ve diğer bilgiler yer almaktadır.

XNA de bulunan Primitif NesnelerŞimdi gelin hep beraber bu nesneleri tanıyalım:

1)Triangle Strips:

Triangle Strip ; Kompleks Şekiller oluşturmak için bir araya gelen birbirleriyle bağlantılı üçgenlerdir.

2)Triangle Lists:

Triangle List ; Birbirinden bağımsız üçgen topluluklarıdır.

3)Line Strips:

Line Strip ; Izgara(Grid) tarzı şekiller oluşturmaya yarayan birbirleriyle bağlantılı çizgi toplulukları.3D Tasarım uygulamalarındaki Izgaralar buna bir örnektir.

4)Line Lists:

Line List ; Birbirinden bağımsız çizgi topluluklarıdır.

5) Point Lists:

Point List ; Birbirinden bağımsız noktalardır.

Strip ile List in farkı,Strip ile Kompleks 3d Şekiller oluşturulabiliyor olmasıdır.

Hatta tüm 3D modeller(büyük bir çoğunluğu) Striplerden oluşmaktadır.

Stripler aynı zamanda hafızadan,performanstan kazanma ve hızlı çizim imkanı sunmaktadır.

Nitekim vertex bilgilerinde Strip kullanıldığında performans %50 artış gösterir.

Örneğin:

Triangle List oluşturalım;

3 tane üçgen çizimi için 9 tane köşe oluşturulurken.

Triangle Strip de;

3 tane üçgen çizimi için 5 tane köşe oluşturulur.

Yarı yarıya daha performans sağladığı bu örnek ile gayet net bir biçimde anlaşılmıştır.

Aynı şey çizgiler içinde geçerlidir.

3 tane çizgi için Line listlerde 6 köşe çizilirken;

Line Striplerde 4 tane vertex çizilir.

Buradan anlaşılan bir şekil ne kadar az köşeye sahipse o cisim daha hızlı render edilir.XNA de de bu geçerlidir.

Bu makalemde elimden geldiğince XNA de kullanılan ?Primitif Nesneleri? açıkladım.