lo scene graph

Game Dev 2015/2016 Univ Insubria

Scene composite:

lo scene graph

Marco Tarini

Recap:

trasformazioni spaziali

Funzione matematica

prende punti 3D / vettori 3D restituisce punti 3D / vettori 3D

Es:

traslazioni, scalature, rotazioni, deformazioni varie…

Modellano:

spostamenti (traslazioni)

ri-orientamenti nello spazio (rotazioni) ingrandimenti / rimpicciolimenti (scalature)

isotropiche (uniformi) o anisotropiche (che deformano)

quindi trasformano modelli 3D (applicando ad ogni pos vertice, normale vertice)

queste sono dette “rigide”

(o isometriche)

Recap:

trasformazioni spaziali

Struttura dati interna:

(es: matrici 4x4, quaternioni, asse+angolo, angoli eulero)

Fattori importanti:

leggerissime in memoria(poche decine di bytes)

veloci da applicare a modelli interi (GPU) dinamicamente, durante il rendering

in genere, si possono facilmente:

interpolare

invertire (trovare la trasformaz opposta)

comporre (cumulare)(«chiuse rispetto a composizione»)

si possono vedere come cambi di sistema di coordinate (almeno, una classe di trasf che ci interessa: quelle “affini”)

Scene composite:

Composte da molti

Tipico uso: ambienti 3D

es. una città, una stanza, l’interno di un palazzo, etc.

ma non solo: un personaggio (modelli 3D per vestiti, accessori), un arnese (modelli 3D per sottopezzi)

Scena composta da molteplici

dello stesso modello

idea: evitare di replicare in memoria lo stesso modello associare una trasformazione diversa ad ogni istanza

Modelling di scene composite

spazio mondo (globale) spazio oggetto ruota 1 spazio oggetto automobile

Scene graph

T⁰

T¹ T²

T³ T⁴ T⁵ T⁶

posizonamento della automobile

(rispetto al mondo) posiz. della

ruota (rispetto

all’

automobile)

Nella scena:

- 3 istanze dello stesso

spazio mondo

Scene graph

spazio ogg. 1

spazio

ogg. 4 spazio ogg. 5

spazio ogg. 6

spazio ogg. 7 T⁰

T¹ T²

T³ T⁴ T⁵ T⁶

spazio ogg 3 spazio

ogg 2

spazio mondo

Scene graph

spazio ogg. 1

spazio

ogg. 4 spazio ogg. 5

spazio ogg. 6

spazio ogg. 7 T⁰

T¹ T²

T³ T⁴ T⁵ T⁶

spazio ogg 3 spazio

ogg 2 T⁰*T³

T⁰

T¹ T²

T³ T⁴ T⁵ T⁶

posizonamento della automobile

(rispetto al mondo) posiz. della

ruota (rispetto

all’

automobile)

Scene graph:

nodo con camera

spazio mondo

V

spazio vista

= ( T2 x T8 )^-1

= ( T⁸ )^-1 x ( T² )^-1

camera T⁸

pos camera (es, dietro

all’

automobile)

Scene graph

Struttura ad albero (cioè gerarchica)

Nei nodi

(istanze di) modelli 3D es: riferimenti a modelli o anche: luci, telecamera…

Negli archi:

trasformazioni

Scene Graph : la struttura dati

Nodo camera:

nodo che determina la posizione della camera sua trasf globale = inversa della matrice vista

Mutare dinamicamente le trasformazioni?

es tramite script

animazione “cinematica” (ci torneremo)

Modellare una scena 3D in un game 1/3

Es, parte del level design nei games Separazione task:

modellatori di «scene props»

producono i modelli 3D da comporre, es le case, muri

(+ texutres etc)

«sceners» modellatori di scenes

compongono i modelli in uno Scene Graph (assegnando una trasformazione x nodo)

[ DEMO ]

Modellare una scena 3D in un game 2/3

Asset addizionali produrre

la Collision Mesh (un Geometry Proxy) per ogni scene-prop!

automatizzabile? non bene per: motore fisico,

(ma anche: visibility computation, gameplay…)

la Navigation Mesh (aka AI mesh) 1 per ogni scena

per: AI

automatizzabile? non bene

Modellare una scena 3D in un game 3/3

Asset addizionali produrre

Scripts ?

task del level designer

Sky box ,

Outer terrainmesh…

…

Scene Graph

come struttura dati

Ogni engine / libreria, la propria soluzione No standards

ma Ǝ formati files che possono includere scene graphs: es. COLLADA

Idee ricorrenti:

classe nodo:

contiene trasformazione (locale) al padre e links (es. puntatori) a padre/figli/assets trasformazioni globali computate al volo camera come nodo speciale

ottimizz per sotto-alberi ripetuti (varie soluz)

Es: una tavola imbandita

Es: una tavola imbandita

Avendo “prop” Meshes:

piatti, forchette, coltelli sedie

tavoli parete lampadari

Scenegraph da editare

con istanze ripetute per i sottographi

Mondo (scena)

Sedia Coperto

Tavolo

Tavolata Stanza

Posto a Tavola

Posto a

Tavola …

Tavolata

Fila

di luci Sei

pareti Fila

di luci

LuceLuce Luce …

Es: una tavola imbandita