Dokumentation Asteroids3D

Einleitung:

Bei Asteroids3D handelt es sich um ein traditionelles Weltraumschießspiel. Ein Raumschiff befindet sich in einem Feld sich bewegender, rotierender Asteroiden. Ziel des Spieles ist es alle Asteroiden abzuschießen ohne vorher von den Asteroiden getroffen und zerstört zu werden.

Asteroids 3D ist eine 3D Version des Atariklassikers aus dem Jahre 1979; gleich seinem Vorbild ist keine Hintergrundstory vorgesehen.

Kuzbeschreibung der Implementierung:

Scenegraph:

Der Scenegraph wurde als n-ärer Baum implementiert. Die Berechnung der Objektdaten und die Zeichnung der Objekte sind dabei getrennt implementiert.

Die Berechnung spaltet sich in 2 Einzelschritte auf "Calculate" und, danach, "CalculateLater". Der Unterschied ist, dass im Berechnungsschritt "CalculateLater" Objekte aus dem Baum entfernt werden können.

Die Zeichnung der Objekte spaltet sich ebenfalls in 2 Einzelschritte auf "draw" und, danach, "drawTransparent". Der Unterschied ist, dass im Zeichnungsschritt "drawTransparent" die Objecte von "hinten" nach "vorne" gezeichet werden. Weiters können noch, ganz zuletzt, sogenannte "ScreenElements" direkt auf das bereits vollständig transformierte Bild gezeichet werden.

Zusätzlich kann der Scenegraph relativ einfaches kegelförmiges View Frustum Culling durchführen.

Sound:

Für den Sound wurde die Libary Fmod ( www.fmod.org ) verwendet. In der Soundbehandlung wird zwischen kontinuirlichen (also loopbaren Sounds wie Hintergrundmusik oder Laser und Soundeffekten wie Schüsse oder Nachladegeräusche unterschieden. Zusätzlich gibt es ein gesondertes Format für das zeitlich beschränkte Abspielen von kontinuirlichen Sounds und für das Ein und Ausfaden von Sound, beides Funktionen die in Fmod nicht vorhanden sind und deshalb von uns selber realisiert wurden.

Collision Detection:

Die Collision Detection wurde hauptsächlich mit Bounding Spheres implementiert. Die einzige Ausnahme ist der Laser. Er wird im Rahmen der Collision Detection als Zylinder räpresentiert. Es gibt spezielle Objekte im Scenegraphen die mit einer entsprechenden Implementierung ausgestattet sind. Diese können, innerhalb des sie enthaltenden Scenegraphen, auf Kollision getestet werden.

Physik Engine:

Bei der Physik Engine kam die Formel für die Energieerhaltung beim elastischen Stoß (liegt zum Beispiel vor bei Billardkugeln) zum Einsatz (Quelle).

Kameramodell:

Kameras sind weitere spezielle Objekte im Scenegraphen und können sich in ihm beliebig bewegen. Wenn einer Kamera mitgeteilt wird das sie die Projektionsmatrix aufbauen soll, stellt sie ihre Position im Scenegraphen fest und setzt die Projektionsmatrix ensprechend.

Texture Mapping:

Es werden die Objekte von X-Files in unser eigenes Dateiformat konvertiert um dann im Spiel schnell eingelesen zu werden. Es können
dabei Objekte mit mehreren Texturen verwendet werden.

Beleuchtung:

Der Scenegraph unterstützt 3 verschiedene Arten von Lichtquellen, Hintergrundlicht, direktionales Licht und positionales Licht. Maximal acht Lichtquellen direktionaler oder positionaler Natur können für ein Object gleichzeitig eingeschalten sein. Hintergrundlichtquellen sind beliebig viele erlaubt.

Direktionale und positionale Lichtquellen hängen im Scenegraphen und können sich in ihm beliebig bewegen. Hintergrundlichtquellen wirken bloß durch ihre Existenz im Speicher auf die Beleuchtung der Scene ein.

Es gibt spezielle Objekte im Scenegraphen deren Materialeigenschaften gesetzt werden können. Bei allen Objecten ist die Wirkung der glColor Aufrufe durch GL_FRONT_AND_BACK und GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE gegeben.

Features:

Spielelemente:

• Jeder Asteroid verfügt über einen grünen "Lebensbalken" der anzeigt wie sehr er schon beschädigt ist. Der Balken erscheint wenn der Asteroid getroffen wird und verschwindet nach einiger Zeit wieder.

• Das Raumschiff verfügt über einen grünen "Lebensbalken", einen blauen "Schildbalken". Der Lebensbalken zeigt an wie sehr das Raumschiff schon beschädigt ist. Der Schildbalken zeigt an wie stark der Schild noch ist. Im Gegensatz zum Lebensbalken regeneriert er sich aber mit der Zeit.

• Weiters verfügt das Raumschiff über einen gelben "Energiebalken" welcher, die dem Raumschiff zur Verfügung stehende, Energie anzeigt. Falls ein Projektile abgefeuert wird, oder der Laser eingeschalten ist, ist dies am Energiebalken sichtbar. Wenn der Energiebalken leer ist können keine Projektile mehr abgeschossen werden und der Laser wird automatisch abgeschalten.

• Es gibt einen Raketenzähler der anzeigt wie viele Raketen noch verschossen werden können.

• Es gibt eine Punkteanzeige welche die aktuelle Punkteanzahl zeigt.

• Es gibt eine Zeitanzeige welche die Zeit seit dem Beginn des aktuellen Spiels anzeigt.

Effekte:

• Die Asteroiden und das Raumschiff verfügen über eine Textur und werden beleuchtet.

• Die Projektile sind teilweise transparent.

• Die Lebensbalken der Asteroiden sind transparent.

• Alle Objekte die sich direkt am Bildschirm befinden sind teilweise transparent.

• Wenn Asteroiden beschädigt oder zerstört werden hinterlassen sie Staubwolken die nach kurzer Zeit verschwinden.

• Das Raumschiff und die Raketen ziehen einen Schweif, einer Vapour Trail, hinter sich her.

Texturierte Objekte:

Das Raumschiff, die Skybox und alle Asteroiden sind texturiert.

Lichtquellen:

Es gibt zwei statische Lichtquellen im Spiel. Ein Hintergrundlicht und eine direktionale Lichtquelle mit fixer Ausrichtung im Raum. Weiters ist jedes im Projektil eine Lichtquelle für sich, wobei die Projektil-Lichtquellen nur für jene Spielelemente aktiviert werden, die ihnen nahe genug sind. Eine zusätzliche Lichtquelle befindet sich am Ende des Lasers wenn er einen Asteroiden trifft.

Die beleuchteten Spielelemente sind die Asteroiden und das Raumschiff.
Die nicht beleuchteten Spielelemente sind die Projektile, die Raketen, der Laser, der Hintergrund, die Lebensbalken, die Staubwolken und die Vapour Trails.

Verwendete Libraries:

Windowmanagement: GLUT (Version 3.7.6)
Soundengine: FMOD (Version 3.7.2.0)

Starten des Programms:

Asteroids3D kann durch Ausführen der Datei /bin/Asteroids3D.exe gestartet werden.

Steuerung:

Zum Benutzen des Spiels ist unbedingt eine Maus erforderlich!

Steuerung im Spiel:

Während des Spielens kann Asteroids3D wie folgt gesteuert werden:

nach oben Taste	Raumschiff beschleunigt
nach unten Taste	Raumschiff beschleunigt rückwärts
nach links Taste	Raumschiff gleitet nach links
nach rechts Taste	Raumschiff gleitet nach rechts
Maus nach oben	Raumschiff dreht hinauf
Maus nach unten	Raumschiff dreht hinab
Maus nach links	Raumschiff dreht nach links
Maus nach rechts	Raumschiff dreht nach rechts
ESC	Spielmenü wird aufgerufen
P	Spiel wird pausiert/wieder aufgenommen
F1	Umschaltung Fenster/Vollbild
F2	Hintergrundmusik 1
F3	Hintergrundmusik 2
F4	Hintergrundmusik 3
+	Hintergrundmusik lauter stellen
-	Hintergrundmusik leiser stellen
linke Maustaste	Abfeuern von Projektilen
rechte Maustaste	Abfeuern einer zielgelenkten Rakete
mittlere Maustaste	Feuern mit dem Laser