1. Grundlagen Christopher Schleideni-chschl@microsoft.com

2. www.sechsta-sinn.de

4. Grundlage/Fenstererzeugen

5. 2D Grafik laden/anzeigen

6. Eingabe(n) abfragen

7. 2D Sprite bewegen

8. Kollionsabfrage

9. Animation

11. History 2006 Dez – XNA Game Studio Express 1.0 2007 April – XNA Game Studio Express 1.0 Refresh 2007 Dez – XNA Game Studio 2.0 2008 Okt – XNA Game Studio 3.0 2009 März – XNA Game Studio 3.1

13. Framework zur Spieleentwicklung (2D & 3D) für Windows, Xbox 360 und Zune (auch Zune HD)

15. Entwicklung mit XNA Entwickelt wird in C# Keine DirectX Kenntnisse notwendig Einzige andere wichtige Sprache ist HLSL (High Level Shader Language) zur Shaderprogrammierung XNA Anwendungen Managed Code, alles wird von CLR ausgeführt rufen .NET und DirectX Funktionen auf

17. Application Model Fenstermanagement Initialisieren des Graphics-Device Bereitstellen des Game-Loop // // init_d3d.cpp - Initializing Direct3D9 // // Copyright 2004 by Ken Paulson // // This program is free software; you can redistribute it and/or modify it // under the terms of the Drunken Hyena License. If a copy of the license was // not included with this software, you may get a copy from: // http://www.drunkenhyena.com/docs/DHLicense.txt // #defineWIN32_LEAN_AND_MEAN// Exclude rarely-used stuff from Windows headers #include<D3DX9.h> #include"../common/dhWindow.h" #include"../common/dhD3D.h" #include"../common/dhUtility.h" #include"../Common/dhUserPrefsDialog.h" // This is causes the required libraries to be linked in, the same thing can be accomplished by // adding it to your compiler's link list (Project->Settings->Link in VC++), // but I prefer this method. #pragmacomment(lib,"d3d9.lib") #pragmacomment(lib,"dxerr9.lib") // Forward declarations for all of our functions, see their definitions for more detail LRESULTCALLBACKdefault_window_proc(HWNDp_hwnd,UINTp_msg,WPARAMp_wparam,LPARAMp_lparam); HRESULTinit_scene(void); voidkill_scene(void); HRESULTrender(void); voidInitVolatileResources(void); voidFreeVolatileResources(void); // The name of our application. Used for window and MessageBox titles and error reporting constchar*g_app_name="Initializing Direct3D9"; // Our screen/window sizes and bit depth. A better app would allow the user to choose the // sizes. I'll do that in a later tutorial, for now this is good enough. constintg_width=640; constintg_height=480; constintg_depth=16;//16-bit colour // Our global flag to track whether we should quit or not. When it becomes true, we clean // up and exit. boolg_app_done=false; // Our main Direct3D interface, it doesn't do much on its own, but all the more commonly // used interfaces are created by it. It's the first D3D object you create, and the last // one you release. IDirect3D9*g_D3D=NULL; // The D3DDevice is your main rendering interface. It represents the display and all of its // capabilities. When you create, modify, or render any type of resource, you will likely // do it through this interface. IDirect3DDevice9*g_d3d_device=NULL; //Our presentation parameters. They get set in our call to dhInitDevice, and we need them //in case we need to reset our application. D3DPRESENT_PARAMETERSg_pp; } //****************************************************************************************** // Function:init_scene // Whazzit:Prepare any objects required for rendering. //****************************************************************************************** HRESULTinit_scene(void){ HRESULThr=D3D_OK; InitVolatileResources(); returnhr; } //****************************************************************************************** // Function:kill_scene // Whazzit:Clean up any objects we required for rendering. //****************************************************************************************** voidkill_scene(void){ FreeVolatileResources(); } //****************************************************************************************** // Function: render // Whazzit:Clears the screen and then presents the results. // If we were doing any real drawing, it would go in this function between // the BeginScene() & EndScene(). //****************************************************************************************** HRESULTrender(void){ HRESULThr; //Clear the buffer to our new colour. hr=g_d3d_device->Clear(0,//Number of rectangles to clear, we're clearing everything so set it to 0 NULL,//Pointer to the rectangles to clear, NULL to clear whole display D3DCLEAR_TARGET,//What to clear. We don't have a Z Buffer or Stencil Buffer 0x00000000,//Colour to clear to (AARRGGBB) 1.0f,//Value to clear ZBuffer to, doesn't matter since we don't have one 0);//Stencil clear value, again, we don't have one, this value doesn't matter if(FAILED(hr)){ returnhr; } //Notify the device that we're ready to render hr=g_d3d_device->BeginScene(); if(FAILED(hr)){ returnhr; //****************************************************************************************** // Function:WinMain // Whazzit:The entry point of our application //****************************************************************************************** intAPIENTRYWinMain(HINSTANCE,HINSTANCE,LPSTR,int){ boolfullscreen; HWNDwindow=NULL; D3DFORMATformat; HRESULThr; dhUserPrefsuser_prefs(g_app_name); // Prompt the user, Full Screen? Windowed? Cancel? // Prompt the user for their preferences if(!user_prefs.QueryUser()){ dhLog("Exiting"); return0; } fullscreen=user_prefs.GetFullscreen(); // Build our window. hr=dhInitWindow(fullscreen,g_app_name,g_width,g_height,default_window_proc,&window); if(FAILED(hr)){ dhLog("Failed to create Window",hr); return0; } //Build the D3D object hr=dhInitD3D(&g_D3D); if(FAILED(hr)){ dhKillWindow(&window); dhLog("Failed to create D3D",hr); return0; } //Find a good display/pixel format hr=dhGetFormat(g_D3D,fullscreen,g_depth,&format); if(FAILED(hr)){ dhKillWindow(&window); dhLog("Failed to get a display format",hr); return0; g_app_done=true; dhLog("Error rendering",hr); } } //Free all of our objects and other resources kill_scene(); //Clean up all of our Direct3D objects dhKillD3D(&g_D3D,&g_d3d_device); //Close down our window dhKillWindow(&window); //Exit happily return0; } //****************************************************************************************** // Function:InitVolatileResources // Whazzit:Prepare any objects that will not survive a device Reset. These are initialized // separately so they can easily be recreated when we Reset our device. //****************************************************************************************** voidInitVolatileResources(void){ //In this lesson there is nothing that needs to be done here. } //****************************************************************************************** // Function:FreeVolatileResources // Whazzit:Free any of our resources that need to be freed so that we can Reset our device, // also used to free these resources at the end of the program run. //****************************************************************************************** voidFreeVolatileResources(void){ //This sample has no resources that need to be freed here. } // //All rendering goes here // //Notify the device that we're finished rendering for this frame g_d3d_device->EndScene(); //Show the results hr=g_d3d_device->Present(NULL,//Source rectangle to display, NULL for all of it NULL,//Destination rectangle, NULL to fill whole display NULL,//Target window, if NULL uses device window set in CreateDevice NULL);//Unused parameter, set it to NULL returnhr; } //****************************************************************************************** // Function:default_window_proc // Whazzit:This handles any incoming Windows messages and sends any that aren't handled to // DefWindowProc for Windows to handle. //****************************************************************************************** LRESULTCALLBACKdefault_window_proc(HWNDp_hwnd,UINTp_msg,WPARAMp_wparam,LPARAMp_lparam){ switch(p_msg){ caseWM_KEYDOWN:// A key has been pressed, end the app caseWM_CLOSE://User hit the Close Window button, end the app caseWM_LBUTTONDOWN://user hit the left mouse button g_app_done=true; return0; } return(DefWindowProc(p_hwnd,p_msg,p_wparam,p_lparam)); } DWORDadapter=user_prefs.GetAdapter(); D3DDEVTYPEdev_type=user_prefs.GetDeviceType(); //Initialize our PresentParameters dhInitPresentParameters(fullscreen,window,g_width,g_height,format,D3DFMT_UNKNOWN,&g_pp); //Create our device hr=dhInitDevice(g_D3D,adapter,dev_type,window,&g_pp,&g_d3d_device); if(FAILED(hr)){ dhKillD3D(&g_D3D,&g_d3d_device); dhKillWindow(&window); dhLog("Failed to create the device",hr); return0; } //One-time preparation of objects and other stuff required for rendering init_scene(); //Loop until the user aborts (closes the window,presses the left mouse button or hits a key) while(!g_app_done){ dhMessagePump();//Check for window messages hr=g_d3d_device->TestCooperativeLevel(); if(SUCCEEDED(hr)){ hr=render();//Draw our incredibly cool graphics } //Our device is lost if(hr==D3DERR_DEVICELOST||hr==D3DERR_DEVICENOTRESET){ dhHandleLostDevice(g_d3d_device,&g_pp,hr); }elseif(FAILED(hr)){//Any other error

18. usingSystem; usingSystem.Collections.Generic; usingSystem.Linq; usingMicrosoft.Xna.Framework; usingMicrosoft.Xna.Framework.Audio; usingMicrosoft.Xna.Framework.Content; usingMicrosoft.Xna.Framework.GamerServices; usingMicrosoft.Xna.Framework.Graphics; usingMicrosoft.Xna.Framework.Input; usingMicrosoft.Xna.Framework.Media; usingMicrosoft.Xna.Framework.Net; usingMicrosoft.Xna.Framework.Storage; namespaceWindowsGame1 { publicclassGame1 : Microsoft.Xna.Framework.Game { GraphicsDeviceManagergraphics; SpriteBatchspriteBatch; publicGame1() { graphics=newGraphicsDeviceManager(this); Content.RootDirectory="Content"; } protectedoverridevoidInitialize() { base.Initialize(); } protectedoverridevoidLoadContent() { // Create a new SpriteBatch, which can be used to draw textures. spriteBatch=newSpriteBatch(GraphicsDevice); } protectedoverridevoidUnloadContent() { } protectedoverridevoidUpdate(GameTimegameTime) { base.Update(gameTime); } protectedoverridevoidDraw(GameTimegameTime) { GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue); base.Draw(gameTime); } } }

19. Application Model Initialize() LoadContent() UnloadContent() Update() Draw()

20. GameloopBestandteile UpdateAktualisiert die Spiellogik der Anwendung DrawZeichnetveränderten Zustand der Anwendung auf den Bildschirm

21. Timing Default: Fixed-Timestep mit Ziel-Framerate 60 FPS Pro Sekunde wird 60 mal Update aufgerufen d.h. 16,67 Millisekunden pro Frame So oft wie möglich dazu noch Draw

22. Timing verwenden Update und Draw besitzen ein GameTime Objekt z.B. Zeitspanne zwischen zwei Aufrufen von Update() oder Draw() protected override void Update(GameTime gameTime) { int elapsed = gameTime.ElapsedGameTime.Milliseconds; }

24. Content Pipeline Inhalte werden nicht im Original-Format geladen Inhalte werden mittels Content Pipeline in eigenes XNA Format übersetzt (XNA Binary, .xnb) Dabei werden diese für die Verwendung vorbereitet: 3D Modelle in XNA eigene Datenstruktur laden z.B. 3D-Modelle mit Textur zusammenfügen

25. Content Pipeline: Flow

26. Vordefinierte Prozessoren Unterstütze Formate: Grafiken (.bmp, .jpg, .png, .dds, .tga) 3D Modelle (.x, .fbx, .obj) Schriften (.spritefont) Shader-Dateien (HLSL) (.fx) Audio-Dateien (.wav, .wma, .mp3) XACT-Soundprojekte (.xap)

27. Content Pipeline: Importer/Processor

28. Grafikenanzeigen

29. 1. Inhalt laden Grafiken (Sprites) werden durch Klasse Texture2D repräsentiert Texture2D mySprite = Content.Load<Texture2D>(“Held”); KeineDateiendungangeben! Content in LoadContent laden

30. 2. Anzeigen - SpriteBatch 2D GrafikenwerdenmittelsSpriteBatchgezeichnet SpriteBatchkann 1 bis n Sprites mitgleichenEinstellungenzeichnen Umschlossen von SpriteBatch.Begin() und SpriteBatch.End()

31. 2. Anzeigen – SpriteBatch.Draw spriteBatch.Begin(); spriteBatch.Draw( Texture2D, Vector2, Color ); …spriteBatch.Draw( Texture2D, Vector2, Color ); spriteBatch.End();

32. Aufgabe 1 Sprite laden, anzeigen, in der Mitte des Bildschirmsrotieren (um Mittelpunkt der Grafik) und Rot färben XNA GamestudioProjekterstellen Grafik in Projekteinfügen (Unterpunkt Content) Laden mit Content.Load Mittels SpriteBatch und Draw Funktion anzeigen Rotation: SpriteBatch.Draw ist mehrfach überladen Mitte des Bildschirms: GraphicsDevice.Viewport.....

33. Lösung – Aufgabe 1 private Texture2D MySprite; private float RotationAngle = 0.0f; // Load our sprite through the content pipeline MySprite= Content.Load<Texture2D>("Controller"); // Update rotation according to elapsed time RotationAngle+= (float)gameTime.ElapsedGameTime.TotalSeconds; RotationAngle %= MathHelper.Pi * 2.0f;

34. Lösung – Aufgabe 1 // Begin sprite drawing spriteBatch.Begin(); // Position where the sprite should be displayed on the screen Vector2 pos = new Vector2(GraphicsDevice.Viewport.Width / 2, GraphicsDevice.Viewport.Height / 2); // Center point of rotation Vector2 origin = new Vector2(MySprite.Width / 2, MySprite.Height / 2); // Draw the sprite spriteBatch.Draw(MySprite, pos, null, Color.Red, RotationAngle, origin, 1.0f, SpriteEffects.None,0f); // End sprite drawing spriteBatch.End();

35. SpriteBatch.Draw Funktion Ausschnitte Rotation Ursprung versetzen Skalierung Effekte (umdrehen der Grafik) Einfärben der Grafik Layer

37. AlphaBlend

38. None

39. Deferred

40. BackToFront

41. FrontToBack

42. Texture

43. Immediate

44. SaveState

47. BackBuffer BackBuffer FrontBuffer

48. Eigenschaften des Displays

49. Display Auflösung ändern: graphicsDeviceManager. PreferredBackBufferWidth = 1280; graphicsDeviceManager. PreferredBackBufferHeight = 720; Vollbild graphicsDeviceManager.IsFullScreen = true; Viewport Teil eines RenderTargets, muss nicht gesamtes RenderTarget ausfüllen

50. Text anzeigen

51. Schrift anzeigen XNA verwendet normale Windows TrueType Fonts ContentPipeline erzeugt daraus Textur (SpriteFont) Steuerung mittels XML-Datei Font-Name Font-Größe Normal, Fett, Kursiv Abstände Zeichenbereiche

52. SpriteFont Laden myFont= Content.Load<SpriteFont>(“XML-Datei”); Anzeigen SpriteBatch.DrawString(SpriteFont, String, Vector2, Color ); DrawString() ist ähnlich überladen wie Draw

53. Nützliche Funktionen Höhe und Breite eines Strings abfragen SpriteFont.MeasureString( String ) XNA Fonts Kooten.ttf Linds.ttf Miramo.ttf Bold Miramob.ttf Peric.ttf Pericl.ttf Pesca.ttf Pescab.ttf

54. Eingabe

55. Eingabe XNA ermöglicht: Mauseingaben Klasse: Mouse Tastatureingaben Klasse: Keyboard Xbox-Controller Klasse: Gamepad Jeweils: GetState() Methode

56. Eingabe: Tastatur Tastenstatus abfragenKeyboard.GetState().IsKeyDown(Keys.Up) Tastendruck abfragenKeyboardStatecurrentKBState = Keyboard.GetState();if( currentKBState.IsKeyDown(key) && !previousKBState.IsKeyDown(key) ) { … }previousKBState = currentKBState;

57. Eingabe: Xbox-Controller Thumbstick GamePadState.ThumbSticks.Left / .Right DPad / ButtonGamePadState.Buttons.DPadLeft…GamePadState.Buttons.A … VibrationGamePad.SetVibration(…)

58. Aufgabe 2 Sprite mitTastatur/Mausbewegen Position des Sprites auf Bildschirmanzeigen

59. Lösung – Aufgabe 2 // Get new keyboard state KeyboardStatekeyboardState = Keyboard.GetState(); // Calculate the amount of moving with the elapsed time since the last frame, this gives us framerate independent movement float movement = (float)gameTime.ElapsedGameTime.TotalMilliseconds * 0.5f; // Left/Right if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Left)) { spritePosition.X-= movement; } if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Right)) { spritePosition.X+= movement; } // Up/Down if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Up)) { spritePosition.Y-= movement; } if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Down)) { spritePosition.Y+= movement; }

60. Lösung – Aufgabe 2 // Draw the sprite (White as color to disable any color effects) spriteBatch.Draw(MySprite, spritePosition, Color.White); // Text to display string displayText = "Position: " + spritePosition.X + " : " + spritePosition.Y; // Display text in upper left corner of viewport Vector2 displayPosition = new Vector2(10, 10); // Display text using our loaded Font and in red color spriteBatch.DrawString(MyFont, displayText, displayPosition, Color.Red);

61. Kollisionsbehandlung

62. Mathematische Funktionen: Vektoren Klassen Vector2, Vector3 und Vector4 Grundrechnenarten Add(), Multiply(), etc. Vector2.Distance() Abstand zwischen zwei Vektoren Vector2.Length() Länge eines Vektors Vector2.Reflect() Veränderter Vektor nach einer Kollision + =

63. Matrizen Klasse Matrix für Transformation Wird insbesondere bei 3D verwendet Hilfsfunktionen: Matrix.CreateRotation(...) Matrix.CreateTranslation(...) …

64. Rectangles

65. Kollisionen erkennen

66. Aufgabe 3 Kollisionen mit einem anderen Sprite im 2D-Raum feststellen und diese behandeln Kollisionserkennung implementieren, die verhindert, dass ein Sprite den sichtbaren Teil des Bildschirmes verläßt

67. Lösung – Aufgabe 3 // Load Sound Effect soundEffect = cm.Load<SoundEffect>("thunder"); // Play Sound soundEffect.Play();

68. Nachtrag Aufgabe 3 Pixel-Genaue Kollision zwischen Sprites Collision Series auf creators.xna.com

69. Sound & Musik

70. Sound Wiedergabe von Sound-Dateien (wav, mp3, wma) SoundEffect- und Song-Klasse Abspielen mittels Play() Methode Werden mittels der Content Pipeline geladen

71. Sound SoundEffect-Klasse bietet zusätzliche 3D-Sound Funktion (Play3D) Sounds im 3D-Raum positionieren Sounds pitchen Sounds loopen

72. Musik MediaPlayer-Klasse Funktionen zum: Abspielen, Stoppen, Resumen von Songs Abspielen einer Datei MediaPlayer.Play(SongObject); Musik-Dateien werden in einer Endlosschleife abgespielt Kann durch eigene Musik von der Xbox360 „ersetzt“ werden

73. Aufgabe 4 Wiedergabe von Sounds Bei Bewegung eines Objektes Kollision eines Objektes Wiedergabe von Musik Permanente Hintergrund-Musik

74. Lösung – Aufgabe 4 soundEffect = Content.Load<SoundEffect>("thunder"); KeyboardStatekeyboardState = Keyboard.GetState(); if( keyboardState.IsKeyDown( Keys.Space ) && lastKeyState.IsKeyUp( Keys.Space ) ) { soundEffect.Play(); } soundSong = Content.Load<Song>("maid"); MediaPlayer.Play( soundSong );

75. Alternative XACT Cross-platform Audio Creation Tool Tool zum Erzeugen von Sound-Cues Erlaubt das Erstellen einer Vielzahl von Effekten und Sound-Kombinationen Erstellte Cues werden im Quelltext nur noch abgespielt, keine weitere Programmierung nötig

76. XACT

77. Animationen

78. Animationen Charakteranimationtypischerweise: vieleeinzelne Frames Möglichkeit 1: Texure2D pro Frame Sinnvoller: Große Textur mit allen Frames Auswahl über Rectangle

79. Animationsparameter Animations-Geschwindigkeit Anzahl der Frames Größe eines Frames Rectangle rc = new Rectangle();rc.Width = 175;rc.Height = 220;rc.X = (currentFrame % 4) * 175; cc.Y = (currentFrame / 4) * 220; 175px 220px

80. Aufgabe 5 – Animation Sprite „BossWalkRight.png“ laden Breite: 175px Höhe: 220px 1 Animationsrichtung pro Zeile 6 Frames pro Animation Lauf-Animation anzeigen

81. Lösung – Aufgabe 5 constintSpriteFrameWidth = 175; constintSpriteFrameHeight = 220; constintAnimationSpeed = 75; constintAnimationNumFrames = 6; intanimationTimer; intanimationFrame; // Update int elapsed = gameTime.ElapsedGameTime.Milliseconds; animationTimer+= elapsed; while( animationTimer > AnimationSpeed) { animationTimer-= AnimationSpeed; animationFrame= (animationFrame + 1) % AnimationNumFrames; } Animationsparameter

82. Lösung – Aufgabe 5 // Draw Rectangle rect = new Rectangle(); rect.Width= SpriteFrameWidth; rect.Height= SpriteFrameHeight; rect.X= animationFrame * SpriteFrameWidth; rect.Y= 1 * SpriteFrameHeight; spriteBatch.Draw( texture, new Vector2( 0, 0 ), rect, Color.White);

83. // animationsdatei für bunkermenschensoldatgewehr // christopherschleiden2009 // --------------------------------------------------------------- // anzahlframes gesamt NUMFRAMES 70 // able_to == ALL, MOVE, ATTACK, SHOOT, DIE, NULL // ---------------------------------------------------------------------------------------------------- //n namestanumreq go2 able_todelaystatecallname // ---------------------------------------------------------------------------------------------------- // AUFRECHT BEWEGEN // ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 0 steht 0 8 -1 0 NULL 100 STAND DEFAULT 1 begin_1 8 8 -1 2 MOVE 100 STAND MOVE_NORMAL_START 2 begin_2 16 8 1 3 MOVE 100 STAND 3 laufen_1 24 8 2 4 MOVE 100 STAND MOVE_NORMAL_RUN 4 laufen_2 32 8 3 5 MOVE 100 STAND 5 laufen_3 40 8 4 6 MOVE 100 STAND 6 laufen_4 48 8 5 7 MOVE 100 STAND 7 laufen_5 56 8 6 8 MOVE 100 STAND 8 laufen_6 64 8 7 3 MOVE 100 STAND 9 ende_1 72 8 -1 10 MOVE 100 STAND MOVE_NORMAL_END 10 ende_2 80 8 9 0 MOVE 100 STAND // ---------------------------------------------------------------------------------------------------- // AUFRECHT STERBEN (HELDENTOD ;) // ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 sterben_steht_1 456 8 0 12 NULL 250 DIE DIE_NORMAL 12 sterben_steht_2 464 8 11 13 NULL 250 DIE 13 sterben_steht_3 472 8 12 14 NULL 250 DIE // das ist die zeit die die leiche liegen bleibt 14 tot_steht 480 8 13 66 NULL 60000 DIE // ---------------------------------------------------------------------------------------------------- // AUFRECHT TRINKEN // ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 15 trinken_1 184 8 0 16 NULL 100 STAND IDLE_1 16 trinken_2 192 8 15 17 NULL 200 STAND 17 trinken_3 200 8 16 18 NULL 500 STAND 18 trinken_2 192 8 17 19 NULL 200 STAND 19 trinken_1 184 8 18 0 NULL 100 STAND // ---------------------------------------------------------------------------------------------------- // AUFRECHT HELM AB // ----------------------------------------------------------------------------------------------------

84. Game Components

85. Quellen Folienbasierenteilweise auf Originalen von Ingo Köster

86. Resourcen - Grafiken http://reinerstileset.4players.de/ http://www.ambrosine.com/resource.php#Graphics,%20Music,%20and%20Other%20Resources http://www.flyingyogi.com/fun/spritelib.html http://www.spriteworks.com/sworks.html

87. Danke für Eure Aufmerksamkeit!

88. Und jetzt…?Wettbewerb! Um XX:XX kürt die fachkundige Jury das beste/interessanteste/spielbarste Spiel!