LUẬN VĂN: XÂY DỰNG GAME ENGINE ĐA NỀN TẢNG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG ppt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ


Hoàng Tuấn Hưng


XÂY DỰNG GAME ENGINE ĐA NỀN TẢNG
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA
CÁC ĐỐI TƯỢNG




KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Công nghệ thông tin






HÀ NỘI - 2009


1



ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ


Hoàng Tuấn Hưng


XÂY DỰNG GAME ENGINE ĐA NỀN TẢNG
QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA
CÁC ĐỐI TƯỢNG



KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Công nghệ thông tin

Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Việt Hà
Cán bộ đồng hướng dẫn: ThS. Vũ Quang Dũng





HÀ NỘI - 2009


i


Lời cảm ơn
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Công nghệ Thông tin trường

Đại học Công Nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô ở Bộ môn Công
nghệ Phần mềm đã giúp đỡ tôi trưởng thành trong những năm học tập và rèn luyện ở
môi trường đại học.
Xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Việt Hà, thầy Vũ Quang Dũng và phòng thí
nghiệm TOSHIBA-COLTECH đã tạo điều kiện cho tôi tìm hiểu, nghiên cứu và học
hỏi những kinh nghiệm trong quá trình nghiên cứu và làm khoá luận.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các bạn trong lớp K50CD, K50CNPM đã ủng hộ,
khuyến khích tôi trong suốt quá trình học tập tại trường.
Và lời cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng chân thành và biết ơn vô hạn tới cha mẹ, và
người thân, những người luôn ở bên cạnh tôi những lúc tôi khó khăn nhất, giúp tôi
vượt qua khó khăn trong học tập cũng như trong cuộc sống.
Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2009

Sinh viên


Hoàng Tuấn Hưng


ii

TÓM TẮT
Ngày nay, ngành công nghiệp Game đang trên đà phát triển nhanh chóng song
song với việc phát triển phần cứng. Game engine sẽ là một công cụ hữu ích cho việc
phát triển Game, nếu như các nhà phát triển mỗi khi bắt tay vào làm một Game nào đó
từ đầu thì sẽ rất vất vả và mất nhiều công sức. Với một Game engine thì công việc đó
trở nên đơn giản và nhanh hơn nhiều, nó sẽ cung cấp các API cho người phát triển
Game có thể sử dụng và tạo ra những hiệu ứng một cách nhanh chóng.
Khóa luận sẽ trình bày tổng quan kiến trúc về Game engine mà chúng tôi đang
xây dựng và đi chi tiết vào hai thành phần là quản lí tài nguyên trong Game và các

chuyển động của đối tượng.
Phần đầu sẽ giới thiệu một cách tổng quan nhất về hệ thống, các thành phần sẽ có
trong Game engine, và thiết kế cho các thành phần đó.
Phần thứ hai khóa luận dành để giới thiệu về các tài nguyên sẽ có trong Game
engine, tầm quan trọng của việc quản lí tài nguyên cho một hệ thống. Đặc biệt khóa
luận sẽ trình bày cách tổ chức và quản lí tài nguyên một cách hiệu quả nhất.
Phần thứ ba của khóa luận sẽ giới thiệu về các chuyển động của các đối tượng
trong Game, các kỹ thuật để có thể tạo ra được các loại chuyển động cho đối tượng và
cách triển khai các kỹ thuật vào trong Game engine.
Phần cuối cùng sẽ là tổng kết những kết quả đã đạt được của khóa luận, những
vấn đề còn tồn tại và hướng phát triển tiếp theo của đề tài.


iii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
Chương 1.ĐẶT VẤN ĐỀ 3
1.1.Bối cảnh nghiên cứu 3
1.2.Mục tiêu 3
1.3.Giới thiệu chung 3
Chương 2.KIẾN TRÚC TỔNG THỂ 6
2.1.Các dữ liệu cơ bản 7
2.2.Giao tiếp với hệ điều hành 8
2.3.Render Engine 9
2.3.1.Khái quát về Render Engine 9
2.3.2.Kiến trúc của Render Engine 10
2.4. Các thành phần còn lại 11
Chương 3.QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN 12
3.1.Giới thiệu 12

3.2. Quản lý tài nguyên trong GEM 12
3.3. Liên kết giữa các thành phần 13
3.4. Các thành phần trong Resource Manager 14
3.5. Biểu đồ lớp 15
3.5.1.Quản lý Mesh 16
3.5.2.Quản lý Texture 17
3.5.3.Quản lý Effect 19
3.5.4.Quản lý AnimatedMesh 20
3.5.5.Quản lý Material 21
Chương 4.CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG 23
4.1.Giới thiệu 23
4.2.Khái quát về animation 23
4.3.Kỹ thuật tạo chuyển động nhân vật 23
4.3.1.Kỹ thuật nội suy Key-Frame 23
4.3.1.1. Giới thiệu 24
4.3.1.2. Nội suy bậc 1 24
4.3.1.3. Nội suy bậc 2 25
4.3.1.4.Triển khai kỹ thuật key-frame 25
4.3.2.Kỹ thuật skinning 27
4.3.2.1.Giới thiệu 28
4.3.2.2. Kỹ thuật Skeletal Subspace Deformation 29
4.3.2.3. Kỹ thuật Animation Space 31


iv

4.3.2.4. Kỹ thuật Multi-Weight Enveloping 32
4.3.2.5.Triển khai skinning 33
Chương 5.THỰC NGHIỆM 35
5.1. Demo key-frame 35

5.2. Demo Skinning 37
Chương 6.KẾT LUẬN 39
6.1.Kết quả đạt được 39
6.2.Định hướng tương lai 39
PHỤ LỤC 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO 44





v

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT
API Application Programming Interface
CPU Central Processing Unit
GPU graphics processing unit
LBS Linear Blend Skinning
MWE Multi-Weight Enveloping
SBS Spherical Blend Skinning
SSD Skeletal Subspace Deformation




vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ BẢNG BIỂU
Hình 1. Kiến trúc phân tầng của GEM 4
Hình 2. Kiến trúc tổng thể 6

Hình 3. Biểu đồ lớp của thành phần các kiểu dữ liệu cơ bản 7
Hình 4. Quá trình điều phối event 9
Hình 5. Kiến trúc phân tầng của Render Engine 10
Hình 6. Biểu đồ gói của Render Engine 11
Hình 7. Mô hình quan hệ với các thành phần khác 12
Hình 8.Ví dụ Mesh Bank 13
Hình 9. Mô hình liên kết với các thành phần khác 14
Hình 10. Các thành phần trong Resource manager 15
Hình 11. Biểu đồ lớp Mesh và MeshBank 16
Hình 12. Biểu đồ lớp Texture và TextureBank 17
Hình 13. Biểu đồ lớp Effect và EffectBank 19
Hình 14. Biểu đồ lớp AnimatedMesh và AnimatedMeshBank 20
Hình 15. Biểu đồ lớp Material 21
Hình 16. Ví dụ key-frame 24
Hình 17. Nội suy bậc 1 và bậc 2 25
Hình 18. Mô hình tổ chức các loại animation 26
Hình 19. Biểu đồ lớp KeyFrame 27
Hình 20.Ví dụ Skinning 28
Hình 21. Thành phần trong một nhân vật 29
Hình 22. Hạn chế kỹ thuật SSD 30
Hình 23. Sử dụng kỹ thuật SSD 31
Hình 24. Sử dụng kỹ thuật SBS 31
Hình 25. Sơ đồ chuyển trục tọa độ 32
Hình 26. Mô hình tổ chức khung xương 34
Hình 27. Demo key-frame 37
Hình 28. Demo Skinning 38


1

MỞ ĐẦU
Trong thời đại công nghệ thông tin như hiện nay, sản phẩm công nghệ ngày càng
chịu sự đánh giá khắt khe hơn từ phía những người dùng, đặc biệt là về sản phẩm
Game được nhận rất nhiều sự đánh giá từ phía các game thủ, hay chỉ là những người
chơi bình thường. Ngành công nghiệp game hiện nay có thể nói là bùng nổ, với tốc độ
phát triển đến chóng mặt, rất nhiều những game hay và hấp dẫn đã được ra đời trong
thời gian qua. Đằng sau những Game phát triển và nổi tiếng như vậy đều có một Game
Engine. Game engine là một công cụ hỗ trợ, một middleware giúp người phát triển
viết game một cách nhanh chóng, đơn giản hơn đồng thời cung cấp khả năng tái sử
dụng mã nguồn cao do có thể phát triển nhiều game từ một game engine. Tại Việt
Nam, ngành công nghiệp Game mới chỉ đang phát triển đa số vẫn là phát hành Game
là chủ yếu, còn việc xây dựng một Game Engine vẫn gần như chưa có. Đây là một lĩnh
vực tiềm năng, hứa hẹn sẽ phát triển nhanh ở Việt Nam trong thời gian sắp tới.
Từ những xu hướng phát triển trên, khóa luận tập trung nghiên cứu xây dựng một
Game engine để phát triển tại Việt Nam. Hiện nay những Game engine nổi tiếng cũng
khá nhiều, tuy nhiên giá thành một Game engine như vậy không phải là nhỏ, vì vậy
nhóm phát triển muốn xây dựng một Game engine phục vụ cho những người đam mê
về làm Game nhưng không đủ tài chính để có thể mua được một Game engine thương
mại.
Khóa luận sẽ tập trung đi sâu vào hai thành phần trong Game engine đó là: quản
lí tài nguyên và các chuyển động của đối tượng.
Trong các phần mềm, việc quản lí tài nguyên luôn được xem xét và cân nhắc cẩn
thận để làm sao có thể quản lí một cách hiệu quả nhất, đặc biệt trong Game thì vấn đề
này càng cấp thiết hơn bao giờ hết. Một Game muốn được phát triển sẽ phải quản lí tài
nguyên tốt, hạn chế tới mức tối đa sử dụng tài nguyên của máy tính người chơi và
cũng để tăng tốc cho chương trình. Cần có cơ chế cấp phát và giải phóng bộ nhớ một
cách hiệu quả.
Trong Game bao giờ cũng phải có các đối tượng chuyển động, vì vậy cần có cách
thức phương pháp để quản lí và tạo ra được các nhân vật có chuyển động. Khóa luận
sẽ tập trung vào nghiên cứu các kỹ thuật để tạo ra các chuyển động cho nhân vật để

cho các chuyển động ngày càng giống với chuyển động của con người, tạo được hiệu
ứng tốt cho Game.


2

Ngoài phần mở đầu kết cấu khóa luận bao gồm 6 chương:
 Chương 1, 2: Đặt vấn đề và tổng quan về hệ thống Game engine của cả
nhóm.
 Chương 3: Giới thiệu về quản lí tài nguyên và cách tổ chức tài nguyên
trong hệ thống.
 Chương 4: Giới thiệu về chuyển động cho các đối tượng, đi vào các kỹ
thuật tạo chuyển động.
 Chương 5: Thực nghiệm các kỹ thuật được nêu ở chương 4
 Chương 6: Kết luận, thực hiện đánh giá kết quả đã đạt được, hướng phát
triển sắp tới.


3

Chương 1.ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1.Bối cảnh nghiên cứu
Ngành công nghiệp phát triển game trên thế giới đang phát triển như vũ bão.
Cách đây 20 năm, game rất đơn giản và chỉ cần một người hoặc một nhóm nhỏ người
phát triển nhưng ngày nay, các game hiện đại với đồ họa và khả năng tương tác ấn
tượng thường được phát triển bởi một đội ngũ đông đảo người thiết kế game, lập trình
viên, nghệ sĩ… trong thời gian ròng rã từ một đến ba năm. Chính việc game ngày càng
trở nên phức tạp như vậy nên hiện nay, các game thương mại không còn phát triển từ
nguyên thủy nữa mà được phát triển lên từ game engine. Game engine hỗ trợ việc xây
dựng game một cách nhanh chóng, đơn giản hơn đồng thời cung cấp khả năng tái sử

dụng code cao do có thể phát triển nhiều game từ một game engine.
Ở Việt Nam, Game online mới chỉ thực sự thâm nhập vào thị trường cách đây 6
năm nhưng chỉ trong khoảng thời gian ít ỏi đó, chúng ta đã có một số lượng nhà phát
hành game lên tới con số hàng chục, số game được phát hành cũng tương ứng với số
lượng đó. Nhưng theo như chúng tôi được biết, gần như tất cả các game online đang
được phát hành ở Việt Nam là được nhập khẩu từ nước ngoài, chủ yếu là Trung Quốc
và Hàn Quốc ( trừ một số game nhỏ chơi trên web như đánh bài, đánh cờ ) Một câu
hỏi mà có lẽ tất cả những người chơi game đều trăn trở là “bao giờ mới được chơi
game Việt Nam?”.
Chúng tôi chọn đề tài này làm khóa luận tốt nghiệp không phải với một tham
vọng quá lớn, chỉ là muốn đi những bước chân chập chững đầu tiên vào thế giới phát
triển game rộng lớn, để thu lượm kiến thức về lĩnh vực khó khăn nhưng đầy thú vị này
và hi vọng ở một tương lai không xa, chúng tôi có thể góp một phần sức lực giải đáp
trăn trở của cộng đồng người chơi game Việt Nam.
1.2.Mục tiêu
Xây dựng một Game Engine đa nền có thể chạy trên nhiều hệ điều hành khác
nhau, hướng đến phân khúc phát triển game nhập vai trực tuyến (MMO). Game
Engine này được đặt tên là GEM. Đây là mục tiêu dài hạn, còn hiện tại, do thời gian
làm luận văn chỉ khoảng 5 tháng nên nhóm chúng tôi chỉ tập trung hoàn thiện thành
phần Render Engine trong Game Engine ( Xem chi tiết ở chương 2).
1.3.Giới thiệu chung


4

Như đã giới thiệu ở trên, Game Engine là một lớp trung gian giữa game và nền
tảng bên dưới, các thư viện lập trình cấp thấp. GEM là một game engine nên dĩ nhiên
nó cũng tuân thủ theo nguyên tắc này.

Hình 1. Kiến trúc phân tầng của GEM

Đặc điểm đầu tiên của GEM là khả năng chạy đa nền. Để đạt được điều đó, GEM
sử dụng các bản build trên các nền tảng khác nhau (chứ không phải sử dụng thông
dịch). Các đoạn mã nguồn phụ thuộc nền tảng sẽ được phân chia bằng việc sử dụng
các cờ tiền biên dịch, hạn chế tối đa việc sử dụng các lớp abstract – vì việc này sẽ làm
giảm hiệu suất chương trình đáng kể [10]. Cũng vì lí đo chạy đa nền nên chúng tôi lựa
chọn OpenGL làm giao diện lập trình đồ họa 3D cấp thấp cho GEM, do chuẩn
OpenGL là chuẩn mở và không bị phụ thuộc vào hệ điều hành.
GEM được thiết kế hướng đối tượng và yêu cầu về hiệu năng chạy cao nên chúng
tôi sử dụng ngôn ngữ C++ - Ngôn ngữ đáp ứng hoàn hảo các điều kiện trên. Đa số các
Game Engine trên thế giới hiện nay đều được phát triển bằng ngôn ngữ C++.
Chúng tôi thiết kế GEM nhắm đến phân khúc phát triển game nhập vai trực
tuyến, nên khả năng tương thích với một phạm vi rộng cấu hình phần cứng là một điều
kiện quan trọng, dự kiến sẽ hỗ trợ các card đồ họa hỗ trợ openGL 1.4 và shader 1.0 trở


5

lên
Bảng cấu hình tối thiểu dự kiến
Hãng sãn xuất Dòng card hỗ trợ
nVidia Từ GeForce4 Ti trở lên
ATI Từ Radeon 9500 trở lên
Intel ( card tích hợp ) Từ Intel® GMA 3100 ( chipset G31,Q33) trở lên

6

Chương 2.KIẾN TRÚC TỔNG THỂ
GEM là được chia thành nhiều thành phần để tiện cho việc phát triển và bảo trì.
Cụ thể GEM gồm các thành phần như sau:

Hình 2. Kiến trúc tổng thể
Ghi chú: Do thời gian làm luận văn có hạn, chúng tôi mới chỉ hoàn thành những
thành phần sau: Giao tiếp với hệ điều hành, Các kiểu dữ liệu cơ bản, Render Engine.
Những thành phần này đủ để hỗ trợ người sử dụng tạo ra các khung cảnh 3D và tương
tác với chúng.


7

2.1.Các dữ liệu cơ bản
Các kiểu dữ liệu cơ bản là thành phần bao gồm các cấu trúc dữ liệu cơ bản như
mảng động, vector, ma trận… các phép toán trên các kiểu dữ liệu đó cung cấp cho
thành phần khác sử dụng.

Hình 3. Biểu đồ lớp của thành phần các kiểu dữ liệu cơ bản
Các kiểu dữ liệu này có thể chia thành 2 nhóm chính:
- Các yếu tố trong không gian 3D:
 Vector2, Vector, Vector4: các loại vector biểu diễn tọa độ 2 chiều, 3
chiều và tọa độ đồng nhất.
 Aabb ( Axis aligned bounding box ): hình hộp chữ nhật có các cạnh dọc
theo 3 trục xyz, được mô tả bằng 2 điểm (x
min,
y

min,
z
min
), ( x
max,
y
max,
z
max
)


8

 Sphere: hình cầu, được mô tả bởi tọa độ tầm và bán kính.
 LineSequent, Line, Ray: đoạn thẳng, đường thẳng, tia.
 Matrix: ma trận sử dụng để biểu diễn các phép biến đổi: dịch, xoay, co
giãn trong không gian 3 chiều.
 Plane: mặt phẳng được mô tả bằng các hệ số của phương trình: ax + by +
cz + d = 0.
 Frustum: là hình chóp cụt biểu diễn khung nhìn của camera, được mô tả
bằng 6 mặt phẳng tạo nên nó.
- Các kiểu đối tượng lưu trữ:
 String.
 Array: mảng động với hệ số mở rộng có thể tùy biến.
 GemAllocator: sử dụng bởi các lớp khác để thực thi việc cấp phát và giải
phóng bộ nhớ.
 List: linked list 2 chiều.
 Stack.

2.2.Giao tiếp với hệ điều hành
Giao tiếp với hệ điều hành là thành phần thực thi các công việc cần giao tiếp với
hệ điều hành như điều phối event, đọc ghi file, lấy thời gian hệ thống… Trong đó quan
trọng nhất là quá trình điều phối event:




9


Hình 4. Quá trình điều phối event
GEM lấy event từ Message System của hệ điều hành, từ đó lấy các thông tin cần
thiết tạo ra GemEvent - lý do cần tạo ra GemEvent là để tránh bị phụ thuộc vào hệ
điều hành. Sau đó, GemEvent sẽ được gửi lần lượt đến các thành phần có khả năng
nhận và xử lý event.
2.3.Render Engine
2.3.1.Khái quát về Render Engine
Render Engine là thành phần cốt lõi của một Game Engine. Nó hỗ trợ người
dùng các công việc thiết yếu để tạo ra một khung cảnh 3D. Người dùng sẽ không cần
biết nhiều đến những công việc tầng thấp như quá trình đọc file tài nguyên, sử dụng
3D Graphic API, quá trình tạo các effect… mà chỉ cần dùng giao diện do Render
Engine cung cấp.
Render Engine là thành phần duy nhất trong Game Engine giao tiếp với các thư


10

viện đồ họa cấp thấp ( cụ thể ở đây là openGL và Cg )

Hình 5. Kiến trúc phân tầng của Render Engine
2.3.2.Kiến trúc của Render Engine
Render engine gồm các module sau:



11

Hình 6. Biểu đồ gói của Render Engine
- Graphic Driver là module duy nhất trực tiếp sử dụng 3D Graphic API
(openGL), cung cấp cho các module khác một giao diện đơn giản hơn để tương tác với
card đồ họa.
- Quản lý tài nguyên là module quản lý các tài nguyên cần thiết để xây dựng một
khung cảnh 3D như mesh, animated mesh, texture 2D, cubemap…Module này được
trình bày chi tiết trong chương 3 của khóa luận này.
- Quản lý khung cảnh là module thực hiện việc tổ chức và kiểm soát các đối
tượng tồn tại trong một khung cảnh 3D, từ đó thực hiện quá trình render toàn bộ khung
cảnh đó tạo nên hình ảnh 2D tại vị trí nhìn. Module này được trình bày chi tiết trong
khóa luận “Xây dựng Game Engine đa nền tảng – Quản lý khung cảnh” - Trương Đức
Phương.
- Hiệu ứng ánh sáng và vật liệu là module mở rộng các thành phần của Quản lý
khung cảnh để tạo các hiệu ứng về ánh sáng, vật liệu, và đổ bóng. Module này được
trình bày chi tiết trong khóa luận “Xây dựng Game Engine đa nền tảng – Hiệu ứng ánh
sáng và vật liệu” - Bùi Hoàng Khánh.
- Mô phỏng tự nhiên là module mở rộng các thành phần của Quản lý khung
cảnh để mô phỏng các yếu tố tự nhiên cần có trong game như nước, địa hình, lửa,
khói… Module này được trình bày chi tiết trong khóa luận “Xây dựng Game Engine
đa nền tảng –Mô phỏng tự nhiên” - Trần Thái Dương.
- Chuyển động của đối tượng là module mở rộng các thành phần của Quản lý
khung cảnh, thực hiện quá trình nội suy trong các mô hình chuyển động ( thường là

các nhân vật trong game ) thông qua hai kĩ thuật thông dụng là key-frame và skinning.
Module này được trình bày chi tiết trong chương 4 của khóa luận này.
2.4. Các thành phần còn lại
Các thành phần Mạng, Trí tuệ nhân tạo, Tính toán vật lí, Âm thanh chưa được
triển khai nên chúng tôi không đề cập đến trong tài liệu này.


12

Chương 3.QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN
3.1.Giới thiệu
Trong tất cả các Game thì vấn đề được quan tâm đầu tiên chính là tài nguyên của
game. Những người chơi khi quyết định cho mình một game nào đó thì họ sẽ phải xem
xét tài nguyên trong máy họ còn bao nhiêu, và tài nguyên mà game sẽ tiêu tốn bao
nhiêu để có thể quản lý tài nguyên trong máy mình một cách hợp lý nhất. Đó mới chỉ
đơn thuần là về phía người chơi, vấn đề quan trọng và nặng nhọc nhất lại thuộc về phía
những người viết game. Game dù có hay và hấp dẫn đến bao nhiêu đi chăng nữa
nhưng quản lý tài nguyên không tốt cũng rất khó để thành công, bởi những người chơi
game không phải ai cũng sở hữu cho mình những bộ máy tính siêu mạnh, mà mục tiêu
nhắm đến ở đây là nhiều người có thể chơi được và làm sao tốc độ đạt được cũng là tốt
nhất. Vì vậy cần phải có một cơ chế quản lý tài nguyên thật hiệu quả và hợp lý. Một
game engine thường có các tài nguyên cơ bản: các mesh (thông tin mô tả hình dạng
vật thể), các texture (thường là các hình ảnh 2D), các animated mesh (thông tin và các
vật thể có chuyển động, thường là các nhân vật), các material (vật liệu phủ lên bề mặt
các vật thể), các effect.
3.2. Quản lý tài nguyên trong GEM

Hình 7. Mô hình quan hệ với các thành phần khác

GEM sẽ có một module để quản lý các tài nguyên và sẽ được quản lý một cách

tập trung. GEM sẽ có các bank để chứa các mesh, animated mesh, texture, effect, …


13

đã được nhập vào. Như vậy thì sẽ giảm được tối đa tài nguyên, bởi vì ta chỉ lưu duy
nhất một phiên bản của mỗi đối tượng, còn các đối tượng giống nhau sẽ tham chiếu tới
nó.
Với phương pháp quản lý như vậy thì một vấn đề đặt ra là: làm thế nào để xác
định được đối tượng cần (có thể) được giải phóng. Để giải quyết vấn đề này thì với
mỗi một bản dữ liệu (mesh, texture, …) chúng ta sẽ có biến đếm số lần nó được tham
chiếu, khi biến đếm từ 1 trở về 0 tức là nó không còn được tham chiếu nữa, thì dữ liệu
đó có thể được giải phóng.
Ví dụ:

Hình 8.Ví dụ Mesh Bank
3.3. Liên kết giữa các thành phần


14


Hình 9. Mô hình liên kết với các thành phần khác

Module quản lí tài nguyên là một thành phần cốt lõi trong GEM, tất cả các
module khác như: quản lí sceneGraph, ánh sáng và đổ bóng, hiệu ứng tự nhiên đều
phải sử dụng đến các thành phần trong module quản lí tài nguyên. Module này sẽ cung
cấp các tài nguyên như: Mesh, Material, Texture, AnimatedMesh, Effect cho các
sceneNode của những module khác nhau sử dụng chúng. Các module khác sẽ không
phải quan tâm đến việc quản lí tài nguyên ra sao, mà chỉ việc khai báo và sử dụng các

tài nguyên đó. Còn việc quản lí: xóa, cấp phát bộ nhớ, tham chiếu, … là việc của quản
lí tài nguyên.
3.4. Các thành phần trong Resource Manager


15


Hình 10. Các thành phần trong Resource manager

Trong module quản lí tài nguyên sẽ có các thành phần: các mesh (thông tin mô tả
hình dạng vật thể), các texture (thường là các hình ảnh 2D), các animated mesh (thông
tin và các vật thể có chuyển động, thường là các nhân vật), các Material (vật liệu phủ
lên bề mặt các vật thể), các effect để tương tác với GPU. MeshBank dùng để lưu trữ
tập trung tất cả các mesh, tương tự như vậy có TextureBank, EffectBank,
AnimatedMeshBank để lưu trữ các: Texture, Effect, AnimatedMesh. Các lớp
DlightEffect, ShadowEffect, BumpEffect, WaterEffect sẽ được thừa kế từ lớp Effect
để tạo ra các effect với chức năng khác nhau. Lớp AnimatedMesh sẽ được thừa kế từ
hai lớp KeyFrame và Skinning.
3.5. Biểu đồ lớp


16

3.5.1.Quản lý Mesh

Hình 11. Biểu đồ lớp Mesh và MeshBank

Để quản lí một mesh (các vật thể) ta sẽ cần lưu những thông tin quan trọng sau:
 Lớp Mesh

Các thuộc tính:
- vertexArray: chứa thông tin về các đỉnh của mesh
- normalArray: chứa thông tin về véc tơ normal
- texCoordArray: chứa thông tin về texcoordinate
- numVertices: số lượng đỉnh của mesh đó
- user: cho biết số lượng tham chiếu đang chiếu tới nó
Các phương thức:
- getUser(): lấy ra số lượng các tham chiếu đang sử dụng nó
- setUser(): Khi ta dùng một mesh nào đó thì tăng số lượng tham chiếu tới nó
lên (tăng user)
- delUser(): Khi ta không dùng một mesh nào đó thì sẽ xóa số lượng tham
chiếu tới nó đi. Khi nào user=0 thì hệ thống quản lí tài nguyên sẽ tự động
xóa mesh đó khỏi bộ nhớ.


 Lớp MeshBank


17

Các thuộc tính:
- meshArray: lưu trữ một danh sách các mesh khi được nạp vào
Các phương thức:
- insertMesh(_mesh, k): thêm một _mesh vào vị trí k trong danh sách
- appendMesh(_mesh): thêm _mesh vào cuối danh sách các mesh hiện có
- deleteMesh(k): xóa một mesh ở vị trí k trong danh sách
- getMeshFromID(meshID): lấy ra một mesh ở vị trí meshID trong danh
sách
- useMesh(meshID): gọi phương thức setUser() của phần tử có vị trí
meshID

- dontUseMesh(meshID): gọi phương thức delUser() của phần tử có vị trí
meshID
3.5.2.Quản lý Texture

Hình 12. Biểu đồ lớp Texture và TextureBank

 Lớp Texture
Các thuộc tính:
- m_User: số lượng đối tượng đang sử dụng nó
- m_NativeGDID: là ID của texture được quản lí bởi card đồ họa
- m_Info: Thông tin về một texture
- m_Name: tên của texture