ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005 Von Patrick Schmid und Christian Piwecki vs.
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ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Von Patrick Schmid und Christian Piwecki
vs.
Übersicht
Graphikengines
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
Schnittstellen für Graphikengines
Grafikschnittstelle OpenGL
Grafikschnittstelle DirectX
Unterschiede DirectX und OpenGL
Programmierbeispiel Würfel OpenGL
Programmierbeispiel Würfel DirectX
Fazit
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Graphikengines
Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
Eigenständiger Programmteil
Erleichtern Darstellung von Computergrafik
Standardfunktionen bereits implementiert
Basieren auf einer Grafikschnittstelle (z.B. DirectX, OpenGL, …)
Graphikengines
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
Funktionen einer Grafikengine
Geometrische Objektbeschreibung
Oberflächentexturen
Licht und Schatten
Transparenz
Spiegelungen
Partikelsysteme
Graphikengines
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
Funktionen einer Grafikengine
Beinhaltet Großteil der Viewpipeline
Erstellt Objekt im Modelling Coordinate System
Transformiert dieses ins World Coordinate System
Führt View Mapping durch
Beinhaltet bereits implementierte Vertex- und Pixelshader
Graphikengines
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
Gute Graphikengine zeichnet sich aus durch:
Schnelligkeit -> extrem aufwändige Optimierungen der Berechnungen
große Anzahl bereits implementierter Funktionen
schönes Ergebnis
Bewertung einer Grafikengine
Meilensteine
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
Doom I-III id Software 1993-2004
Unreal I-III Epic Games 1999-2006 ?
Quake I-VI id Software 1994-2005?
Unreal T. Epic Games 1999-2006?
QuakeEngine
DoomEngine
UnrealEngine
Farcry Crytek 2004-2005?CryEngine
Half Life Valve 1997QuakeEngine
Half Life² Valve 2004-2005?SourceEngine
Schnittstellen für Graphikengines
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
Implementiert als API
(Application Programming Interface)
Definition
plattformunabhängig
programmiersprachenunabhängig
Große Programmbibliothek mit elementaren Funktionen
Schnittstellen für Graphikengines
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
DirectX
Bekannte Schnittstellen für Graphikengines
Quickdraw3D (Apple)
Glide (3DFx)
OpenGL
Java3D (sun)
Mesa (ähnlich OpenGL)
Warp3D (Amiga)
Grafikschnittstelle OpenGL
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
Vorgänger: IrisGL von SGI (1980)
Geschichte
Ziel: portierfähige Graphic Library
ARB (Architecture Review Board) an Entwicklung von OpenGL beteiligt
Zur ARB gehören u.a.:
3D Labs, ATI, Apple, Dell, HP, Matrox, nVidia, IBM, Intel, Microsoft (bis März 2003), Silicon Graphics, Digital Equipment (DEC), Evans & Sutherland und Intergraph
Grafikschnittstelle OpenGL
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
1992 erscheint OpenGL 1.0
Geschichte
seit 7. September 2004 OpenGL 2.0
OpenGL ist OpenSource
Grafikschnittstelle OpenGL
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
OpenGL - Bibliotheken
GLX
WGL
AGL u. CGL
Schnittstelle zwischen OpenGL und X-Windowsystem
Schnittstelle zwischen OpenGL und Windows
Schnittstelle zwischen OpenGL und MAC
Grafikschnittstelle OpenGL
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Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
GLUT (OpenGL Utility Toolkit)
OpenGL - Bibliotheken
Java3D
OpenAL
API für Java um 3D Anwendungen für Java2 Environments zu entwickeln
Umfangreiche Bibliothek die Methoden zur Fenstererzeugung sowie zum Input – Handling beinhaltet
Open Audio Library
Include – Dateien: gl.h glu.h glux.h
Grafikschnittstelle OpenGL
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Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
IDE Konfiguration
glaux.dll im gleichen Verzeichnis
Libraries für Linker: OpenGL32.lib GLu32.lib GLaux.lib
glutInit(&argc, argv);Initialisiert die GLUT LibraryglutInitWindowSize(int width, int height);Setzt die Größe des FenstersglutInitWindowPosition(int x, int y);Setzt die Position des FenstersglutCreateWindow( ¨WindowTitle¨);Erstellt das Fenster mit dem Parameter als TitelglutDisplayFunc(display);Deklariert die Funktion die für den Fensterinhalt verantwortlich istglutReshapeFunc(reshape);Deklariert die Funktion die aufgerufen wird, wenn das Fenster in der Größe verändert, bewegt oder minimiert/maximiert wird.glutMainLoop();Verhindert dass das Fenster gleich wieder beendet wird
Grafikschnittstelle OpenGL
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Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
Die GLUT - Library
Unterscheidung in 2 Arten von Funktionen:1. Funktionen die die OpenGL – Engine konfigurieren2. Funktionen die zu zeichnende 3D Objekte definieren
Grafikschnittstelle OpenGL
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Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
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Erzeugung von Grafik
Bevor Grafik angezeigt werden kann muß erst einFenster vorhanden sein
OpenGL muß mit dem Window Context (DC) und dem Device Context (WC) verknüpft werden
Mit glEnable(FLAG); Flag aktivieren
Grafikschnittstelle OpenGL
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Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
OpenGL – Engine konfigurieren
Mit glDisable(FLAG); Flag deaktivieren
Es gibt Flags für: Verschiedene Filter Z-Buffer Alphatest Dithering Blending Lichtquellen Zeichenstil für Linien uvm.
Beispiele:
glEnable(GL_LIGHT1); aktiviert Lichtquelle 1
glEnable(GL_DEPTH_TEST); aktiviert Z-Buffer glEnable(GL_DITHER); aktiviert Dithering
Grafikschnittstelle OpenGL
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Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
OpenGL – Engine konfigurieren
Zu zeichnende Elemente werden immer mit glBegin(MODE); begonnen glEnd(); beendet
Grafikschnittstelle OpenGL
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Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
3D – Objekt definieren
Dazwischen werden z.B. Punkte gesetzt Farben zugeordnet Texturkoordinaten zugeordnet
glBegin(GL_TRIANGLES); glBegin(GL_QUADS); glBegin(GL_POLYGON); glBegin(GL_POINTS); glBegin(GL_LINES); glBegin(GL_LINE_STRIP); glBegin(GL_LINE_LOOP); glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP); glBegin(GL_TRIANGLE_FAN); glBegin(GL_QUAD_STRIPS);
Grafikschnittstelle OpenGL
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Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
3D – Objekt definieren
glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);
Punkt definieren:
Modes:
Grafikschnittstelle OpenGL
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
Beispiel:
Grafikschnittstelle OpenGL
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
3D – Objekt definieren
glBegin(GL_TRIANGLES);glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);glVertex2f(0.0f, 0.0f);glVertex2f(1.0f, 0.0f);glVertex2f(0.0f, 1.0f);
glEnd();
Ergebnis: rotes Dreieck
Grafikschnittstelle OpenGL
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IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
Sonstige Funktionen
glLoadIdentity(); Sprung zurück zum Ursprung
glRotatef(winkel, x, y, z);
glTranslatef(x, y, z); Verschiebt um x, y, z
Rotiert um entsprechende Achse
Grafikschnittstelle DirectX
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Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
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Kurze Geschichte
Von Microsoft entwickelt
1. Game SDK -> Windows 95
Umbenannt in DirectX SDK
Was ist DirectX ?
Einheitliche, geräteunabhängige Schnittstelle
Enthält Ansammlung versch. Komponenten zurMulti-Media Entwicklung unter Windows
Sicherheit für Programmierer für Lauffähigkeitunter allen Windows-Systemen
ComGraphik DirectX vs. OpenGL 13.07.2005
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IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
Patrick Schmid Christian Piwecki 12.Info
Grafikschnittstelle DirectX
Leistungsfähigkeit
Besteht aus zwei Schichten: HAL und HEL
HAL: Hardware Acceleration Layer = Funktionen die direkt von HW unterstützt werden
HEL: Hardware Emulation Layer
= Funktionen die HW nicht direkt unterstützt
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IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
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Grafikschnittstelle DirectX
DirectX besteht aus folgenden Komponenten
DirectSound -> HW beschleunigtes Mixen von Sound
DirectMusic -> Wiedergabe und Komposition von Musik
DirectShow -> Abspielen von Multimediadateien
DirectInput -> Für Eingabegeräte
Direct3DX Utility Library -> Funktionen für Direct3D
DirectPlay -> Unterstützung für Netzwerkverbindungen
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IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
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Grafikschnittstelle DirectX
Direct3D
DirectDraw
Geometrietransformationen(Bewegung, Skalierung,Rotation)BeleuchtungTexturierung
Direkter Zugriff auf Grafikkarte und Bildspeicher
Schnelles Verschieben zwischen Grafikkarte undHauptspeicher
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IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
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Grafikschnittstelle DirectX
Arbeiten mit Direct3D
Einbinden des Header d3d9.hEinbinden der Library d3d9.lib
Richtige DirectX Version überprüfenD3D_SDK_VERSION
Device einstellenD3DDEVTYPE_HAL
Desktopmodus festlegenGetAdapterDisplayMode
Front & Backbuffer einstellenD3DSWAPEFFECT_DISCARD
Objekte aus Arbeitsspeicher entfernen !
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Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
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Grafikschnittstelle DirectX
Grundlegende Funktionen
LPDIRECT3D9Erstellen eines Direct3D Objekts
LPDIRECT3DDEVICERendering Schnittstelle definieren
D3DPRESENT_PARAMETERSUm Rendering Schnittstelle zu erstellen hierdefinieren
UINT AdapterWelche Grafikkarte verwenden
D3DDEVTYPE_HALHardwarebeschleunigung benutzen
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Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
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Grafikschnittstelle DirectX
Grundlegende Funktionen
DrawPrimitiveZeichnet über Vertices angegebene Objekt
! Direct3D speichert Vektordaten in Vertex Buffer
Punktlisten -> Jeder Punkt wird einzeln ausgegeben
Linienlisten -> Je 2 Punkte durch Linie verbunden
Dreieckslisten -> Je 3 Punkte zu einem Dreieck
Dreiecksfächer -> Alle Punkte spannen mit 1. einen Fächer auf
Dreiecksstreifen -> Punkte werden der Reihe nach als breiter Streifen aus Dreiecken
dargestellt
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Grafikengines
IF für Grafikengines
Gra. IF. OpenGL
Gra. IF. DirectXUnterschiede DX & OGL
Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
Fazit
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Grafikschnittstelle DirectX
Punktliste (D3DPT_POINTLIST)
Linien-Liste (D3DPT_LINELIST)
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Prog.Bsp. OpenGL
Prog.Bsp. DirectX
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Grafikschnittstelle DirectX
Dreieck-Liste (D3DPT_TRIANGLELIST)
Dreieck-Fan (D3DPT_TRIANGLEFAN)
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IF für Grafikengines
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Grafikschnittstelle DirectX
Dreieck-Strip (D3DPT_TRIANGLESTRIP)
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Grafikschnittstelle DirectX
D3DVERTEX g pvTriangleVertices[3];D3DVEKTOR p1{0.0f,3.0f,0.0f};D3DVEKTOR p2{3.0f,-3.0f,0.0f};D3DVEKTOR p3{-3.0f,-3.0f,0.0f};
g pvTriangleVertices[0]=D3DVERTEX(p1, vNormal,0,0);g pvTriangleVertices[1]=D3DVERTEX(p2, vNormal,0,0);g pvTriangleVertices[2]=D3DVERTEX(p3, vNormal,0,0);
pd3dDevice->DrawPrimitive(D3DPT TRIANGLELIST,D3DFVF VERTEX,g pvTriangleVertices,3,NULL);
Die Eckpunkte des Dreiecks sind mit D3DVEKTOR gegeben.
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Unterschiede DirectX & OpenGL
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Fazit
Gleichwertige Ergebnisse
Bessere Performance nur durch optimierten Quellcode
Wichtiger Vorteil von OpenGL gegenüber DirectX -> Plattformunabhängigkeit
Für Anfänger OpenGL viel besser geeignet
Tendenziell mehr Software (SPIELE) unter DirectX als unter OpenGL
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit !
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