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游戏引擎 浅入浅出
Introduction
Introduction
前言
前言
1. 游戏引擎框架介绍
1. 游戏引擎框架介绍
1.1 Unity的组成
1.2 游戏引擎组成
2. Opengl开发环境搭建
2. Opengl开发环境搭建
2.1 Opengl到底是什么
2.2 搭建Opengl开发环境
2.3 使用VisualStudio开发
3. 绘制多边形
3. 绘制多边形
3.1 画个三角形
3.2 画个正方形
3.3 画个立方体
4. 着色器
4. 着色器
4.1 Unity Shader和OpenGL Shader
4.2 顶点着色器
4.3 片段着色器
5. 绘制贴图
5. 绘制贴图
5.1 颜色和贴图
5.2 贴图文件介绍
5.3 CPU与GPU的通信方式
5.4 使用stb_image解析图片
5.5 绘制带贴图的立方体盒子
5.6 压缩纹理
5.7 图片压缩工具
5.8 使用压缩纹理
5.9 DXT压缩纹理扩展
6. 索引与缓冲区对象
6. 索引与缓冲区对象
6.1 顶点索引
6.2 缓冲区对象
6.3 OpenGL Core Profile
6.4 顶点数组对象
7. 绘制Mesh和材质
7. 绘制Mesh和材质
7.1 导出Mesh文件
7.2 使用Mesh文件
7.3 Shader文件创建与使用
7.4 创建材质
7.5 使用材质
7.6 MeshRenderer
8. 绘制静态模型
8. 绘制静态模型
8.1 Blender安装与配置
8.2 Blender制作模型
8.3 Blender Python设置开发环境
8.4 Blender Python创建物体
8.5 Blender Python导出顶点数据
8.6 加载导出的Mesh
9. 基于组件开发
9. 基于组件开发
9.1 基于RTTR实现反射
9.2 实现GameObject-Component
10. 相机
10. 相机
10.1 最简单的相机
10.2 多相机渲染
10.3 相机排序
10.4 CullingMask
11. 控制系统
11. 控制系统
11.1 键盘控制
11.2 鼠标控制
12. 拆分引擎和项目
12. 拆分引擎和项目
13. 绘制文字
13. 绘制文字
13.1 TrueType简介
13.2 绘制单个字符
13.3 绘制多个文字
13.4 彩色字
14. GUI
14. GUI
14.1 正交相机
14.2 UIImage
14.3 UIMask
14.4 UIText
14.5 UIButton
15. 播放音效
15. 播放音效
15.1 播放2D音效
15.2 播放3D音效
15.3 使用FMOD Studio音频引擎
16. Profiler
16. Profiler
16.1 初识easy_profiler
16.2 集成easy_profiler
17. 嵌入Lua
17. 嵌入Lua
17.1 Sol2与C++交互
17.2 更加友好的Lua框架设计
17.3 引擎集成sol2
17.4 调试Lua
18. 骨骼动画
18. 骨骼动画
18.1 Blender制作骨骼动画
18.2 Blender导出骨骼动画
18.3 解析骨骼动画
18.4 矩阵的主序
19. 骨骼蒙皮动画
19. 骨骼蒙皮动画
19.1 骨骼蒙皮动画实现
19.2 骨骼权重
19.3 Blender蒙皮刷权重
19.4 Blender导出蒙皮权重
19.5 加载权重文件
20. 解析FBX文件
20. 解析FBX文件
20.1 导出Mesh
20.2 导出骨骼动画
20.3 导出权重
20.4 渲染骨骼蒙皮动画
21. 多线程渲染
21. 多线程渲染
21.1 GLFW多线程渲染
21.2 基于任务队列的多线程渲染
21.3 完全异步的多线程模型
21.4 引擎支持多线程渲染
22. Physx物理引擎
22. Physx物理引擎
22.1 Physx实例-小球掉落
22.2 物理材质
22.3 碰撞检测
22.4 连续碰撞检测
22.5 场景查询
22.6 引擎集成Physx
23. 经典光照
23. 经典光照
23.1 环境光
23.2 漫反射光照模型
23.3 镜面高光光照模型
23.4 高光贴图
23.5 Shader结构体
23.6 Uniform Buffer Object
23.7 方向光
23.8 点光源
23.9 多光源
24. 引擎编辑器的实现
24. 引擎编辑器的实现
24.1 分析Godot引擎编辑器
24.2 FBO RenderTexture GameTurbo DLSS
24.3 ImGui介绍与使用
24.4 分离引擎核心层和应用层
24.5 使用ImGui实现引擎编辑器
24.6 Hierarchy与Inspector面板
25. Shadow Mapping
25. Shadow Mapping
25.1 深度图
25.2 简单阴影
88. VSCode扩展开发与定制
88. VSCode扩展开发与定制
88.1 第一个VSCode扩展程序
88.2 从源码编译VSCode
88.3 打包VSCode内置扩展
88.4 打包LuaHelper到Code-OSS
89. Doxygen生成API文档
89. Doxygen生成API文档
90. GPU分析工具
90. GPU分析工具
90.1 RenderDoc分析不显示bug
98. SubstancePainter插件开发
98. SubstancePainter插件开发
98.1 SP插件开发环境
98.2 开发SP功能性插件
98.3 开发SP渲染插件
99. Toolbag插件开发
99. Toolbag插件开发
99.1 插件开发环境
99.2 API介绍
99.3 命令行调用Toolbag
99.4 更多实现
99.5 代码参考
附录1. Wwise音频引擎
附录1. Wwise音频引擎
1.1 Wwise名词概念
1.2 Wwise制作音效导出SoundBank
1.3 集成Wwise
1.4 封装Wwise播放3D音效
1.5 Wwise性能分析器介绍
1.6 猎人开发后记
代码资源下载
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目录
<< 15.1 播放2D音效
15.3 使用FMOD Studio音频引擎 >>
## 15.2 播放3D音效 ```text 「游戏引擎 浅入浅出」是一本开源电子书,PDF/随书代码/资源下载: https://github.com/ThisisGame/cpp-game-engine-book ``` ```bash CLion项目文件位于 samples\audio\audio_source_3d ``` 3D游戏中既包括2D音效,也有大量3D音效。 背景音乐、UI音效等不论处于哪个方位声音都不会变化的就使用2D音效,而类似枪声、环境音等,需要听声辨位的,就需要做3D处理。 实现3D音效需要2个组件:音源、听者。 下面来实现这2个组件,然后将它们组合,编写实例测试。 ### 1. 音源 音源需要2个东西:声音数据(AudioClip)、声音控制器(AudioSource) #### 1.1 声音数据(AudioClip) fmod提供了`FMOD_SOUND`来管理声音数据,我这里创建`AudioClip`对其进行封装。 实现接口`AudioClip::LoadFromFile`加载声音文件,创建`FMOD_SOUND`实例交由`AudioClip`托管,最终返回`AudioClip`实例。 ```c++ ///file:source/audio/audio_clip.cpp line:18 /// 加载音效文件,创建AudioClip实例。 /// \param audio_file_path /// \return AudioClip * AudioClip::LoadFromFile(std::string audio_file_path) { FMOD_SOUND* fmod_sound; FMOD_RESULT result = Audio::CreateSound((Application::data_path() + audio_file_path).c_str(), FMOD_DEFAULT, nullptr, &fmod_sound); if(result!=FMOD_OK){ spdlog::error(""); return nullptr; } AudioClip* audio_clip=new AudioClip(); audio_clip->fmod_sound_=fmod_sound; return audio_clip; } ``` #### 1.2 声音控制器(AudioSource) 有了声音数据(AudioClip)后,还需要对其进行控制播放、暂停、设置循环、设置3D等操作,所以创建声音控制器`AudioSource`实现这些接口。 ```c++ ///file:source/audio/audio_source.cpp line:20 /// 设置为3D/2D音乐 /// \param mode_3d void AudioSource::Set3DMode(bool mode_3d) { if(mode_3d){ fmod_mode_=fmod_mode_ | FMOD_3D; }else{ if(fmod_mode_&FMOD_3D){ fmod_mode_=fmod_mode_ ^ FMOD_3D; } } FMOD_RESULT result=FMOD_Channel_SetMode(fmod_channel_,fmod_mode_); if(result!=FMOD_OK){ spdlog::error("AudioSource::Set3DMode FMOD_Channel_SetMode result:{}",result); } } void AudioSource::Play() { if(audio_clip_== nullptr){ spdlog::error("AudioSource::Play audio_clip_== nullptr"); return; } if(audio_clip_->fmod_sound()==nullptr){ spdlog::error("AudioSource::Play audio_clip_->fmod_sound()==nullptr"); return; } FMOD_RESULT result; FMOD_BOOL paused=false; //判断音效是否暂停 result = FMOD_Channel_GetPaused(fmod_channel_, &paused);//音效播放完毕后,channel被回收,返回 FMOD_ERR_INVALID_HANDLE switch(result){ case FMOD_OK: if(paused){ result= FMOD_Channel_SetPaused(fmod_channel_, false); } break; case FMOD_ERR_INVALID_PARAM://channel默认是nullptr,非法参数。 case FMOD_ERR_INVALID_HANDLE://音效播放完毕后,channel被回收。 case FMOD_ERR_CHANNEL_STOLEN://音效播放完毕后,channel被回收且被分配给其他Sound。 //播放音效 result = Audio::PlaySound(audio_clip_->fmod_sound(), nullptr, false, &fmod_channel_); break; } } void AudioSource::Pause() { FMOD_RESULT result; FMOD_BOOL paused=false; //判断音效是否暂停 result = FMOD_Channel_GetPaused(fmod_channel_, &paused);//音效播放完毕后,channel被回收,返回 FMOD_ERR_INVALID_HANDLE if(result==FMOD_OK){ if(!paused){ result= FMOD_Channel_SetPaused(fmod_channel_, true);//暂停播放 } return; } spdlog::error("AudioSource::Paused FMOD_Channel_GetPaused result:{}",result); } void AudioSource::Stop() { FMOD_RESULT result; FMOD_BOOL paused=false; result = FMOD_Channel_Stop(fmod_channel_); if(result==FMOD_OK){ return; } spdlog::error("AudioSource::Stop FMOD_Channel_Stop result:{}",result); } bool AudioSource::Paused() { FMOD_RESULT result; FMOD_BOOL paused=false; //判断音效是否暂停 result = FMOD_Channel_GetPaused(fmod_channel_, &paused);//音效播放完毕后,channel被回收,返回 FMOD_ERR_INVALID_HANDLE if(result==FMOD_OK){ return paused; } spdlog::error("AudioSource::Paused FMOD_Channel_GetPaused result:{}",result); return true; } void AudioSource::SetLoop(bool mode_loop) { if(mode_loop){ fmod_mode_=fmod_mode_ | FMOD_LOOP_NORMAL; }else{ if(fmod_mode_&FMOD_LOOP_NORMAL){ fmod_mode_=fmod_mode_ ^ FMOD_LOOP_NORMAL; } } FMOD_RESULT result=FMOD_Channel_SetMode(fmod_channel_,fmod_mode_); if(result!=FMOD_OK){ spdlog::error("AudioSource::SetLoop FMOD_Channel_SetMode result:{}",result); } } void AudioSource::Update() { Component::Update(); if(fmod_mode_ ^ FMOD_3D){ auto component_transform=game_object()->GetComponent("Transform"); auto transform=dynamic_cast<Transform*>(component_transform); if(!transform){ return; } auto pos=transform->position(); FMOD_VECTOR audio_source_pos = { pos.x, pos.y, pos.z }; FMOD_VECTOR vel = { 0.0f, 0.0f, 0.0f }; FMOD_Channel_Set3DAttributes(fmod_channel_, &audio_source_pos, &vel); } } ``` 当然还有设置3D属性,fmod提供接口`FMOD_Channel_Set3DAttributes`来设置`FMOD_CHANNEL`为3D/2D,在`Update()`里传入`Transform`记录的坐标,这样音源就有了3D位置属性。 ### 2. 听者 fmod提供接口 `FMOD_System_Set3DListenerAttributes` 设置听者的3D坐标,我将其封装在`Audio::Set3DListenerAttributes`。 创建听者组件`AudioListener`,在`Update()`里不断向fmod 提交新的坐标。<a id="antiCollectorAdTxt" href="https://github.com/ThisisGame/cpp-game-engine-book">「游戏引擎 浅入浅出」是一本开源电子书,PDF/随书代码/资源下载: https://github.com/ThisisGame/cpp-game-engine-book</a> ```c++ ///file:source/audio/audio_listener.cpp line:25 void AudioListener::Update() { Component::Update(); auto component_transform=game_object()->GetComponent("Transform"); auto transform=dynamic_cast<Transform*>(component_transform); if(!transform){ return; } auto pos=transform->position(); FMOD_VECTOR vel = { 0.0f, 0.0f, 0.0f }; FMOD_VECTOR audio_listener_pos = { pos.x, pos.y, pos.z }; FMOD_VECTOR forward = { 0.0f, 0.0f, 1.0f }; FMOD_VECTOR up = { 0.0f, 1.0f, 0.0f }; Audio::Set3DListenerAttributes(listener_id_,&audio_listener_pos,&vel,&forward,&up); } ``` ### 3. 实例测试3D音效 在example实例的 `LoginScene` 创建2个球,分别挂上`AudioSource`、`AudioListener`组件,让听者绕着音源旋转,代码如下: ```c++ ///file:example/login_scene.cpp line:52 /// 创建音源 void LoginScene::CreateAudioSource() { GameObject* go=new GameObject("audio_source_bgm"); //挂上 Transform 组件 auto transform =dynamic_cast<Transform*>(go->AddComponent("Transform")); //挂上 MeshFilter 组件 auto mesh_filter=dynamic_cast<MeshFilter*>(go->AddComponent("MeshFilter")); mesh_filter->LoadMesh("model/sphere.mesh"); //挂上 MeshRenderer 组件 auto mesh_renderer=dynamic_cast<MeshRenderer*>(go->AddComponent("MeshRenderer")); auto material =new Material();//设置材质 material->Parse("material/sphere_audio_source_3d_music.mat"); mesh_renderer->SetMaterial(material); //挂上AudioSource auto audio_source=dynamic_cast<AudioSource*>(go->AddComponent("AudioSource")); audio_source->set_audio_clip(AudioClip::LoadFromFile("audio/war_bgm.wav")); audio_source->Play(); audio_source->Set3DMode(true); audio_source->SetLoop(true); } /// 创建听者 void LoginScene::CreateAudioListener() { GameObject* go=new GameObject("Player"); transform_player_ =dynamic_cast<Transform*>(go->AddComponent("Transform")); transform_player_->set_position({2.0f,0.0,0.0}); auto mesh_filter=dynamic_cast<MeshFilter*>(go->AddComponent("MeshFilter")); mesh_filter->LoadMesh("model/sphere.mesh"); auto mesh_renderer=dynamic_cast<MeshRenderer*>(go->AddComponent("MeshRenderer")); auto material =new Material();//设置材质 material->Parse("material/sphere_audio_source_3d_listener.mat"); mesh_renderer->SetMaterial(material); //挂上AudioListener go->AddComponent("AudioListener"); } void LoginScene::Update() { ...... //控制Player移动 glm::mat4 rotate_mat4=glm::rotate(glm::mat4(1.0f),glm::radians(Time::delta_time()*60),glm::vec3(0.0f,0.0f,1.0f)); glm::vec4 old_pos=glm::vec4(transform_player_->position(),1.0f); glm::vec4 new_pos=rotate_mat4*old_pos;//旋转矩阵 * 原来的坐标 = 以零点做旋转。 transform_player_->set_position(glm::vec3(new_pos)); } ``` 运行实例 带上耳机听一下效果吧! <iframe width="800" height="450" src="https://player.bilibili.com/player.html?aid=249699893&bvid=BV1mv411K7Js&cid=385784041&page=1" frameborder="0" allowfullscreen> </iframe>
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15.3 使用FMOD Studio音频引擎 >>
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1. 游戏引擎框架介绍
1. 游戏引擎框架介绍
1.1 Unity的组成
1.2 游戏引擎组成
2. Opengl开发环境搭建
2. Opengl开发环境搭建
2.1 Opengl到底是什么
2.2 搭建Opengl开发环境
2.3 使用VisualStudio开发
3. 绘制多边形
3. 绘制多边形
3.1 画个三角形
3.2 画个正方形
3.3 画个立方体
4. 着色器
4. 着色器
4.1 Unity Shader和OpenGL Shader
4.2 顶点着色器
4.3 片段着色器
5. 绘制贴图
5. 绘制贴图
5.1 颜色和贴图
5.2 贴图文件介绍
5.3 CPU与GPU的通信方式
5.4 使用stb_image解析图片
5.5 绘制带贴图的立方体盒子
5.6 压缩纹理
5.7 图片压缩工具
5.8 使用压缩纹理
5.9 DXT压缩纹理扩展
6. 索引与缓冲区对象
6. 索引与缓冲区对象
6.1 顶点索引
6.2 缓冲区对象
6.3 OpenGL Core Profile
6.4 顶点数组对象
7. 绘制Mesh和材质
7. 绘制Mesh和材质
7.1 导出Mesh文件
7.2 使用Mesh文件
7.3 Shader文件创建与使用
7.4 创建材质
7.5 使用材质
7.6 MeshRenderer
8. 绘制静态模型
8. 绘制静态模型
8.1 Blender安装与配置
8.2 Blender制作模型
8.3 Blender Python设置开发环境
8.4 Blender Python创建物体
8.5 Blender Python导出顶点数据
8.6 加载导出的Mesh
9. 基于组件开发
9. 基于组件开发
9.1 基于RTTR实现反射
9.2 实现GameObject-Component
10. 相机
10. 相机
10.1 最简单的相机
10.2 多相机渲染
10.3 相机排序
10.4 CullingMask
11. 控制系统
11. 控制系统
11.1 键盘控制
11.2 鼠标控制
12. 拆分引擎和项目
12. 拆分引擎和项目
13. 绘制文字
13. 绘制文字
13.1 TrueType简介
13.2 绘制单个字符
13.3 绘制多个文字
13.4 彩色字
14. GUI
14. GUI
14.1 正交相机
14.2 UIImage
14.3 UIMask
14.4 UIText
14.5 UIButton
15. 播放音效
15. 播放音效
15.1 播放2D音效
15.2 播放3D音效
15.3 使用FMOD Studio音频引擎
16. Profiler
16. Profiler
16.1 初识easy_profiler
16.2 集成easy_profiler
17. 嵌入Lua
17. 嵌入Lua
17.1 Sol2与C++交互
17.2 更加友好的Lua框架设计
17.3 引擎集成sol2
17.4 调试Lua
18. 骨骼动画
18. 骨骼动画
18.1 Blender制作骨骼动画
18.2 Blender导出骨骼动画
18.3 解析骨骼动画
18.4 矩阵的主序
19. 骨骼蒙皮动画
19. 骨骼蒙皮动画
19.1 骨骼蒙皮动画实现
19.2 骨骼权重
19.3 Blender蒙皮刷权重
19.4 Blender导出蒙皮权重
19.5 加载权重文件
20. 解析FBX文件
20. 解析FBX文件
20.1 导出Mesh
20.2 导出骨骼动画
20.3 导出权重
20.4 渲染骨骼蒙皮动画
21. 多线程渲染
21. 多线程渲染
21.1 GLFW多线程渲染
21.2 基于任务队列的多线程渲染
21.3 完全异步的多线程模型
21.4 引擎支持多线程渲染
22. Physx物理引擎
22. Physx物理引擎
22.1 Physx实例-小球掉落
22.2 物理材质
22.3 碰撞检测
22.4 连续碰撞检测
22.5 场景查询
22.6 引擎集成Physx
23. 经典光照
23. 经典光照
23.1 环境光
23.2 漫反射光照模型
23.3 镜面高光光照模型
23.4 高光贴图
23.5 Shader结构体
23.6 Uniform Buffer Object
23.7 方向光
23.8 点光源
23.9 多光源
24. 引擎编辑器的实现
24. 引擎编辑器的实现
24.1 分析Godot引擎编辑器
24.2 FBO RenderTexture GameTurbo DLSS
24.3 ImGui介绍与使用
24.4 分离引擎核心层和应用层
24.5 使用ImGui实现引擎编辑器
24.6 Hierarchy与Inspector面板
25. Shadow Mapping
25. Shadow Mapping
25.1 深度图
25.2 简单阴影
88. VSCode扩展开发与定制
88. VSCode扩展开发与定制
88.1 第一个VSCode扩展程序
88.2 从源码编译VSCode
88.3 打包VSCode内置扩展
88.4 打包LuaHelper到Code-OSS
89. Doxygen生成API文档
89. Doxygen生成API文档
90. GPU分析工具
90. GPU分析工具
90.1 RenderDoc分析不显示bug
98. SubstancePainter插件开发
98. SubstancePainter插件开发
98.1 SP插件开发环境
98.2 开发SP功能性插件
98.3 开发SP渲染插件
99. Toolbag插件开发
99. Toolbag插件开发
99.1 插件开发环境
99.2 API介绍
99.3 命令行调用Toolbag
99.4 更多实现
99.5 代码参考
附录1. Wwise音频引擎
附录1. Wwise音频引擎
1.1 Wwise名词概念
1.2 Wwise制作音效导出SoundBank
1.3 集成Wwise
1.4 封装Wwise播放3D音效
1.5 Wwise性能分析器介绍
1.6 猎人开发后记