–– per applicazioni interattiveper applicazioni interattive
�� fino a ieri poco pifino a ieri poco piùù che definizione che definizione texturetexture
�� oggi software appositi per messa a punto shadersoggi software appositi per messa a punto shaders
–– RenderMonkeyRenderMonkey
–– per rendering offlineper rendering offline
�� modelli di interazione luminosa complessimodelli di interazione luminosa complessi
�� possibilitpossibilitàà di esprimere le proprietdi esprimere le proprietàà del materiale del materiale addirittura con del codiceaddirittura con del codice–– sistemi sistemi RenderManRenderMan, , shadingshading a nodi, ecc.a nodi, ecc.
Rendering
RenderingRendering
�� gestione della telecameragestione della telecamera
–– piazzamento nella scena, inquadratura, lente,piazzamento nella scena, inquadratura, lente,
–– moto della camera, ecc.moto della camera, ecc.
�� impostazione di parametriimpostazione di parametri
–– dimensioni finalidimensioni finali
–– numero di framenumero di frame
–– varie impostazioni di qualitvarie impostazioni di qualitàà
�� grande varietgrande varietàà di tipi di rendererdi tipi di renderer
–– Non Non PhotorealisticPhotorealistic Rendering, Rendering, biasedbiased//unbiasedunbiased((““corretticorretti”” o o ““approssimatiapprossimati””) ecc.) ecc.
Rendering
GestioneGestione del del comportamentocomportamento interattivointerattivo
�� definirlo direttamente definirlo direttamente ““dentrodentro”” il programma, il programma, impostando proprietimpostando proprietàà dei vari oggettidei vari oggetti
–– generalmente pigeneralmente piùù facile ma meno potentefacile ma meno potente
�� esportare la geometria e gestire gli oggetti in un esportare la geometria e gestire gli oggetti in un altro ambiente di sviluppoaltro ambiente di sviluppo
–– necessitiamo dunque di un necessitiamo dunque di un exporterexporter per il formato:per il formato:
�� leggere dal programma originale i dati che ci leggere dal programma originale i dati che ci interessano (serve dunque una API di interazione con interessano (serve dunque una API di interazione con quel particolare programma)quel particolare programma)
�� riorganizzarli e scriverli in un file secondo le nostre riorganizzarli e scriverli in un file secondo le nostre esigenzeesigenze
Rendering
Software per Software per modellazionemodellazione e renderinge rendering
Rendering
Autodesk 3ds MaxAutodesk 3ds Max
�� molto diffusomolto diffuso
–– buon compromesso fra aspetti artistici e CADbuon compromesso fra aspetti artistici e CAD
–– JurassicJurassic Park, Harry Potter, etc.Park, Harry Potter, etc.
�� Le Le librerielibrerie didi basso basso livellolivello sonosono perfettamenteperfettamenteutilizzabiliutilizzabili direttamentedirettamente nellenelle applicazioniapplicazioni, ma un , ma un livellolivello pipiùù alto alto èè spessospesso moltomolto utile:utile:–– RiutilizzoRiutilizzo didi codicecodice
–– ImplementazioneImplementazione didi funzionalitfunzionalitàà didi base non base non disponibilidisponibili((eses. . caricamentocaricamento didi mesh)mesh)
�� NasconoNascono numerosinumerosi ““3D Engine3D Engine”” cheche sisi fannofanno caricocaricodidi rendererendere trasparentitrasparenti al al programmatoreprogrammatore moltemolteoperazionioperazioni–– Quake Engine (ID Software)Quake Engine (ID Software)
–– Unreal EngineUnreal Engine
–– Ogre 3DOgre 3D
–– etcetc
Rendering
ComplessitComplessitàà di un sistema VRdi un sistema VR
CANALE
VISIVO
CANALE
VISIVOCANALE
ACUSTICO
CANALE
ACUSTICOCANALE
APTICO
CANALE
APTICO
CANALE
INERZIALE
CANALE
INERZIALE
AMBIENTE VIRTUALEAMBIENTE VIRTUALE
UTENTEUTENTE
Visual
Rendering(~ 60 Hz)
Audio
Rendering(~ 60 Hz)
Haptic
Rendering(~ 1 KHz)
MotionRendering
(~ 1 KHz)
TrackingMoCap(~ 30 Hz)
Interaction
Manager(~ 30 Hz)
Simulazione
(Fisica, …)(~ 200 Hz)
NetworkManager(~ 10 Hz)
MainApplication
Rendering
VR frameworksVR frameworks
�� I 3D engines I 3D engines sonosono solo solo unouno dei dei componenticomponenti didi un un sistemasistema didiRVRV
�� Per Per gestiregestire efficamenteefficamente ll’’interazioneinterazione e e ilil rendering rendering susu tuttituttii i canalicanali sensorialisensoriali occorreoccorre integrareintegrare numerosenumerose librerielibrerie, , engines, e driverengines, e driver–– EsempioEsempio::
�� CanaleCanale visivovisivo: OpenGL/: OpenGL/DirectxDirectx (o 3D Engines built(o 3D Engines built--onon--top)top)
�� CanaleCanale acusticoacustico: : OpenALOpenAL/DirectSound (o 3DAudio Engines /DirectSound (o 3DAudio Engines -- eses. . FmodFmod))
�� CanaleCanale aptico: aptico: OpenHaptics/ChaiOpenHaptics/Chai (o Haptics Engines (o Haptics Engines –– eses. . HapticwebHapticweb))
�� ApproccioApproccio bulldozer: bulldozer: applicazioneapplicazione C++ C++ cheche usausa tuttitutti questiquesticomponenticomponenti --> > programmerprogrammer’’s nightmares nightmare
�� ApproccioApproccio auspicabileauspicabile: : utilizzoutilizzo didi un framework un framework cheche sisifacciafaccia caricocarico didi tuttatutta la la gestionegestione delldell’’infrastrutturainfrastruttura ((eses. . comunicazionecomunicazione frafra librerielibrerie, networking, , networking, supportosupporto ad ad hardware hardware didi diversodiverso tipotipo, etc.), etc.)
Rendering
VRFramework
VR frameworksVR frameworks
HW Visual HW Audio HW Haptic HW Tracking
OpenGL OpenAL OpenHaptics
Fisica
Applicazione
Networking
OpenGL OpenAL
3D GraphicsEngine
3D Audio Engine 3D Haptics Engine
Rendering
Workflow (Workflow (canalecanale visivovisivo))
3D ModelingSoftware
Geometria
MaterialiTexture
modellazione
File geometria
Textures
esportazione
importa
zione
VRFramework
programmazioneApplicazione
AmbienteVirtuale
Rendering
VR framework: VR framework: VirtoolsVirtools
�� CommercialeCommerciale
�� Suite Suite didi strumentistrumenti didi svilupposviluppo
– Opzionalmente èpossibile aggiungere moduli addizionali per gestire features extra
XVRXVR
Rendering
�� La XVRLa XVR--VM contiene:VM contiene:
-- Un set di istruzioni bytecodeUn set di istruzioni bytecode
-- Un set di registriUn set di registri
-- Uno Uno stackstack
-- Un area per i metodiUn area per i metodi
�� Il comportamento delle applicazioni viene Il comportamento delle applicazioni viene specificato tramite un linguaggio di specificato tramite un linguaggio di scriptingscripting (S3D)(S3D)
�� Lo script S3D viene compilato in un bytecode che Lo script S3D viene compilato in un bytecode che viene processato ed eseguito dalla XVRviene processato ed eseguito dalla XVR--VMVM
XVR Virtual XVR Virtual machinemachine
Rendering
XVR WorkflowXVR Workflow
CompilerInterpreter
(Virtual Machine)
Dedicated scripting language
Output
Binary
ByteCode
Rendering
�� Il bytecode prodotto (.Il bytecode prodotto (.binbin) può essere eseguito dalla VM con ) può essere eseguito dalla VM con unun’’applicazione ad hoc o inserito in una pagina HTMLapplicazione ad hoc o inserito in una pagina HTML
�� Quando si accede, in locale o in remoto, alla pagina HTML Quando si accede, in locale o in remoto, alla pagina HTML che ospita lche ospita l’’applicazione XVR:applicazione XVR:
–– Viene controllata la versione dellViene controllata la versione dell’’XVR XVR engineengine e, se localmente e, se localmente èèassente quella specificata nella pagina HTML, viene scaricata daassente quella specificata nella pagina HTML, viene scaricata dalla lla rete la versione giustarete la versione giusta
–– Viene scaricato il bytecode dellViene scaricato il bytecode dell’’applicazioneapplicazione
–– Vengono scaricati i file di dati associati allVengono scaricati i file di dati associati all’’applicazione (modelli3d, applicazione (modelli3d, texturestextures, file multimediali etc.), file multimediali etc.)
–– Viene eseguito il bytecode sulla XVRViene eseguito il bytecode sulla XVR--VMVM
�� Ogni script S3D Ogni script S3D èè basato su 6 funzioni predefinite:basato su 6 funzioni predefinite:–– OnDownloadOnDownload()()
–– OnInitOnInit()()
–– OnFrameOnFrame()()
–– OnTimerOnTimer()()
–– OnEventOnEvent()()
–– OnExitOnExit()()
�� Queste funzioni vengono automaticamente invocate Queste funzioni vengono automaticamente invocate al verificarsi di determinati evential verificarsi di determinati eventi
Struttura di uno script S3DStruttura di uno script S3D
Rendering
OnDownloadOnDownload()()
•• EE’’ la prima la prima funzionefunzione ad ad essereessereinvocatainvocata
•• NellaNella OnDownloadOnDownload i files i files usatiusatidalldall’’applicazioneapplicazione dalladalla locazionelocazioneoriginaleoriginale (server o locale) (server o locale) vengonovengonospostatispostati nellanella cartellacartella didi lavorolavoro
•• GliGli archiviarchivi ZIP ZIP vengonovengonodecompressidecompressi automaticamenteautomaticamente
•• NellaNella OnDownloadOnDownload sisi puòpuò inserireinserireancheanche codicecodice genericogenerico
Rendering
OnInitOnInit()()
•• Viene chiamata allViene chiamata all’’inizio inizio delldell’’applicazione, subito dopo la applicazione, subito dopo la OnDownloadOnDownload()()
•• EE’’ il posto per gestire il caricail posto per gestire il carica--mento dei mento dei datadata--filesfiles scaricati e scaricati e tutte le inizializzazioni.tutte le inizializzazioni.
••Può ricevere parametri di Può ricevere parametri di ingresso specificati nella pagina ingresso specificati nella pagina HTML con il HTML con il tagtag <<UserParamsUserParams>>
Rendering
OnFrameOnFrame()()
•• EE’’ la la funzionefunzione dedicatadedicata al al rendering. Di default rendering. Di default vieneviene chiamatachiamataad ad unauna frequenzafrequenza paripari al refresh rate al refresh rate (60 Hz).(60 Hz).
•• Il target frameIl target frame--rate rate puòpuò essereesserecambiatocambiato usandousando
SetFramerate(ValueSetFramerate(Value););
•• EE’’ la sola la sola funzionefunzione ad ad accedereaccedere al al frame buffer OpenGLframe buffer OpenGL
•• Il Il massimomassimo frameframe--rate rate possibilepossibile èè100 Hz100 Hz
Rendering
OnTimerOnTimer()()
•• EE’’ la la funzionefunzione normalmentenormalmentededicatadedicata allaalla gestionegestione didi loop ad loop ad altaaltavelocitvelocitàà ((fisicafisica, collision detection, , collision detection, etc.) Di default etc.) Di default vieneviene chiamatachiamata a 100 a 100 Hz.Hz.
•• Il timeIl time--step step puòpuò essereessere cambiatocambiatousandousando::
SetTimestep(ValueSetTimestep(Value););
•• MinimoMinimo timetime--step = 1msstep = 1ms
•• IndependenteIndependente daldal framerateframerate (a (a menomeno cheche ilil sistemasistema non non siasiasovraccaricosovraccarico))
•• Non ha Non ha accessoaccesso al al framebufferframebuffer
Rendering
OnEventOnEvent()()
•• FunzioneFunzione ““previstaprevista”” per la per la gestionegestione didi eventieventi (event(event--driven driven
SCENE_FARSCENE_FAR Far Far clippingclipping planeplane distancedistance
AUDIO_MODEAUDIO_MODE 3d Audio Setup mode3d Audio Setup mode
#DEFINE#DEFINE
#IFDEF#IFDEF
#ENDIF#ENDIF
#ELSE#ELSE
#INCLUDE#INCLUDE
#PRAGMA#PRAGMA
Rendering
FunzioniFunzioni
•• Il Il tipotipo didi parametriparametri non non vieneviene specificatospecificato
•• Il Il tipotipo del del valorevalore didi ritornoritorno non non vieneviene specificatospecificato
Rendering
�� La dichiarazione delle variabili non specifica il La dichiarazione delle variabili non specifica il tipo. tipo. Il tipo viene specificato con lIl tipo viene specificato con l’’assegnamento o assegnamento o ll’’inizializzazione:inizializzazione:
VAR i;VAR i;VAR j,k;VAR j,k;VAR x = 2;VAR x = 2;VAR y = 3.1;VAR y = 3.1;VAR s = VAR s = ““DonDon’’t t panicpanic !!!!!!””k = 4.3;k = 4.3;i = 8;i = 8;i = 9.2;i = 9.2; VAR v = [0.0, 1.0, 0.0];VAR v = [0.0, 1.0, 0.0];
S3D: Tipi di datoS3D: Tipi di dato
Rendering
�� INT, FLOAT, BOOLEAN INT, FLOAT, BOOLEAN (non sono dichiarabili)(non sono dichiarabili)
�� ARRAY: ARRAY: èè un set di elementi a cui si può accedere tramite un set di elementi a cui si può accedere tramite un indice. Gli elementi possono essere di tipo diverso.un indice. Gli elementi possono essere di tipo diverso.Var1 = { 1, Var1 = { 1, truetrue, { 12, 3 }};, { 12, 3 }}; // // ArrayArray mademade of of differentdifferent typestypes
Var2 = Var2 = ArrayArray(12); // (12); // CreatesCreates anan arrayarray of 12 of 12 elementselements
