Прототип 3D-движка

О прототипе

Разработка прототипа велась по мотивам курса Виртуальная реальность и мультимедиа на базе ФГАОУ ВО ПГНИУ.

Цель: изучить, как приблизительно могут быть устроены изнутри 3D-движки, и научиться чему-нибудь новому в процессе реализации.

Крайне не рекомендуется использовать этот прототип где бы то ни было.

Для демонстрации возможностей прототипа предоставлен набор конфигураций сцен, от самых простых до чуть менее простых.

Материалы, использованные в процессе разработки и в конфигурациях, не хранятся в репозитории, ищите их сами 🙃.

Примеры использованных вспомогательных материалов и инструментов

официальный сайт NASA, раздел Topography -- карта высот для всей поверхности Земли,
карта экосистем Земли на сайте ArcGIS -- может быть использована как основа для карты текстур,
QGis Desktop -- ГИС, может быть использована для обработки вышеперечисленных материалов.

Реализованные возможности

На данный момент в прототипе и в приложенных примерах шейдеров реализованы следующие возможности (не только в 3D-графике, но и в аудиосопровождении, и просто вспомогательные возможности настройки):

управление шейдерами и программами OpenGL,
настраиваемое построение поверхности по карте высот,
загрузка текстур в следующих форматах:
- PNG,
- JPEG;
текстурирование моделей,
настройка текстурирования модели с помощью карты текстур,
освещение на основе модели затенения Фонга,
вычисление нормалей в вершинах модели,
анимация поворотов на основе кватернионов,
моделирование камеры (от первого лица, от третьего лица, орбитальная),
загрузка 3D-моделей в следующих форматах:
- PLY (почти полная поддержка формата, но импорт только из ASCII-файлов),
- OBJ (базовая поддержка определения каркаса модели, почти полная поддержка материалов);
рельефное текстурирование моделей,
фоновое воспроизведение музыки,
настраиваемое пользовательское управление сценой.

Что ещё может быть реализовано

Следующие возможности хоть и обдуманы в процессе разработки, но пока совсем не реализованы / реализованы частично / безжалостно выкинуты -- может, будут (или не будут) реализованы в будущем:

загрузка текстур в следующих форматах:
- BMP,
- TGA;
звуковое сопровождение моделей (звуки при движении, поворотах и т.п.),
какие-нибудь игровые элементы?,
HUD,
поддержка API Vulkan (хотя это уже скорее отдельный проект будет, если будет).

Использованные теоретические материалы, практические руководства и документация

Во время разработки были использованы следующие читабельные материалы:

спецификация OpenGL,
спецификация GLSL,
руководство OpenGL-разработчика (aka "красная книга") за авторством Kessenich J., Sellers G., Shreiner D.,
учебное пособие "Виртуальная реальность и мультимедиа. Построение виртуального мира средствами OpenGL" за авторством Рябинина К. В. (профиль автора на GitHub - @icosaeder),
спецификация OpenAL,
руководство OpenAL-разработчика,
документация использованных программных библиотек (GLFW, libpng, ... - тысячи их).

Использованные технологии и инструментальные средства

Данный прототип разработан на языке программирования C с использованием API OpenGL и OpenAL.

При разработке использованы следующие программные библиотеки:

GLFW -- управление окнами и пользовательским вводом,
GLEW -- управление расширениями OpenGL,
libpng -- загрузка PNG-изображений,
libjpeg-turbo -- загрузка JPEG-изображений,
OpenAL Soft -- воспроизведение аудио,
Alure -- упрощение работы с OpenAL (в основном - загрузка аудиофайлов).

Сборка выполняется с использованием компилятора GCC и утилиты для автоматизации сборки make.

Полезной оказалась и утилита man, управляющая системными справочными страницами.

Лицензия

Использование, модификация и распространение определено приложенной лицензией.

pamugk/c-computer-graphics