XNA XNA s Not Acronymed. Vorlesung Virtual Reality Wintersemester 2007/2008 Jonas Schmidt, Martin Schiewe

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1 XNA XNA s Not Acronymed Vorlesung Virtual Reality Wintersemester 2007/2008 Jonas Schmidt, Martin Schiewe

2 Überblick I. XNA XNA s Not Acronymed II. III. IV. I. Entwicklung von XNA II. Einordnung in die Microsoft-Welt III. Plattformunabhängigkeit à la Microsoft IV. Vergleich mit anderen Konsolen Das Framework I. Application Model II. Content Pipeline III. Graphics IV. Math V. Input VI. Storage VII. Networking VIII. Audio Klassische Spieleprogrammierung im Vergleich I. Kleiner Ausflug:.NET-Framework II. Unterschiede zu Managed DirectX III. Vergleich C++ und C# IV. Direct3D 10 und XNA Starter kits I. Space war

3 Was verbirgt sich hinter den drei Buchstaben? rekursives Akronym The XNA Framework allows game developers to create modern games using the C# programming language and a rich set of development libraries. The XNA Framework provides its own content pipeline to make it easy to get rich content (3D, 2D, sound, etc.) from content creation sources into a game. The XNA Framework also provides a very high level of API unification across the Windows and 360 implementations, thus virtually eliminating the cost and effort required to port games between these two platforms. Microsoft

4 Entwicklung XNA 1.0 Dezember 2006 XNA 2.0 Dezember 2007

5 Entwicklungswerkzeuge grundsätzlich alles was den Namen Visual Studio trägt mit dabei: XNA Game Studio Express (2) mal herunter geladen bisher außerdem dabei: Microsoft Cross-Platform Audio Creation Tool (XACT), XNA Framework Remote Performance Monitor for Xbox 360

6 Was kostet der Spaß? grundsätzlich nichts zur Programmierung der X-Box 360 allerdings $99 pro Jahr durch Eintritt in den XNA Creators Club implizit: XNA erfordert mindestens eine Grafikkarte, die Shader Model 1.1 unterstützt (2.0 empfohlen)

7 Die Microsoft-Welt XNA!= Managed DirectX!= Nachfolger von DirectX Für wen ist das Framework geeignet?

8 Plattformunabhängigkeit à la Microsoft fast Plattformunabhängig auf der XBOX360 und unter Windows Weichen müssen mit #if XBOX360 #endif gekennzeichnet werden Umsetzung für Mono ist in Arbeit

9 Vergleich mit anderen Konsolen Wii SDK-Kosten nach letzten Ankündigungen ca. $1732 C und C++ Compiler OpenGL als primäre 3D Grafik-API SDK für die PS3: 7.500,- Cg (Nvidia) als Sprache OpenGL durch Architektur und CELL-Prozessor sehr unterschiedlich zum PC

10 Das XNA-Framework Game Application Model Content Pipeline Graphics Math Input Storage Networking Audio (XACT)

11 Application Model Funktionen für gängige Aufgaben bei der Spieleentwicklung Steuerung eines Spiels über Klasse Game (Initialize, Update, Draw) Zwei verschiedene Modi: Fixed-Step (Game.IsFixedStep = true) Variable-Step (Game.IsFixedStep = false) Starten über Game.Run Beenden mit Game.Exit

12 Application Model: Komponenten Auslagerung von Logikbausteinen in separate Dateien Unterklassen von GameComponent, bzw. DrawableGameComponent Überschreiben von Initialize, Update und Draw Registrierung von Komponenten über Game.Components.Add

13 Application Model: Services Interaktion zwischen lose gekoppelten Objekten Durch Interface definiert Registrierung über Services.AddService Abfrage über Services.GetService

14 Content Pipeline Einbinden grafischer Assets in XNA-Projekt Content Pipeline konvertiert Assets Importer: Konvertierung in ein Format, das vom Prozessor verarbeitet werden kann Prozessor: Kompilierung in Managed Code- Objekte

15 Content Pipeline Entkopplung der Erstellung von Inhalten Standard-Importer und -Prozessoren Autodesk (.fbx) DirectX-Effekte (.fx) Fonts (.spritefont) Texturen (.bmp,.dds,.hdr,.jpg,.pfm,.png,.ppm,.tga) DirectX.x-Dateiformat XACT-Audiodaten XML Eigene Importer und Prozessoren möglich Aufruf beim Build-Prozess

16 Graphics: Anzeigebereiche

17 Graphics: Low-Level-Funktionen Grundsätzlich nicht anders als bei DirectX Vorteil: Programmierung mit C# führt zu (subjektiv) übersichtlicherem Code

18 Math Klassen Vector2, Vector3 und Vector4 für Arbeit mit Vektoren Klasse Matrix für Transformation von Vektoren Kollisionstests über eigene Klassen: BoundingSphere BoundingBox BoundingFrustum Plane Ray Intersects und Contains

19 Input Unterstützte Eingabegeräte: Maus, Keyboard und Xbox 360-Controller Digitale und analoge Eingaben Abfrage über Methode GetState Übergabe des Player-Index bei Xbox 360- Controller Maus nur unter Windows Statusänderungen über Speicherung des alten Status

20 Input Vergleich der Eingabegeräte

21 Storage Klassen zum Lesen und Schreiben von Daten Zwei verschiedene Speicherorte: Title storage (Spieldaten) User storage (Spielstände und Einstellungen) Methode BeginStorageDeviceSelector für Auswahl des Speicherorts (Xbox 360) Öffnen eines Containers mit OpenContainer Zugriff auf Daten im StorageContainer

22 Networking Erst seit Version 2.0 System Link Session oder Windows LIVE

23 Networking: Gamer Services GamerServicesComponent muss registriert werden Spielerprofil über Gamer.GetProfile Präferenzen des angemeldeten Spielers über SignedInGamer.GameDefaults Berechtigungen des angemeldeten Spielers über SignedInGamer.Priviliges

24 Networking: Sitzungsverwaltung Verwaltung eines Netzwerkspiels über Klasse NetworkSession Auffinden verfügbarer Sitzungen über NetworkSession.Find und NetworkSession.BeginFind Beitreten durch NetworkSession.Join Sitzung beinhaltet Kollektion von Spieler-Instanzen Events für Connects/Disconnects, Spielstatus, etc. Aufruf von NetworkSession.Update in jedem Frame Schickt Pakete Ändert Sitzungsstatus Meldet Statusänderungen Empfängt eingehende Pakete

25 Networking: Paketübermittlung XNA bietet zuverlässige Paketübermittlung auf Basis von UDP Client-Server, Peer-to-Peer oder hybrid Verschiedene Modi der Paketübermittlung: Unreliable, out-of-order Unreliable, in-order Reliable, out-of-order Reliable, in-order Performance-Überlegungen Erstellen und Übertragen von Paketen mit Hilfe von PacketReader und PacketWriter Simulation von Latenz und Packet Loss

26 Audio XACT: Microsoft Cross-Platform Audio Creation Tool XACT-Dateien sind die einzige Möglichkeit Ton in XNA-Anwendungen zu bringen

27 Kleiner Ausflug:.NET-Framework Microsofts Antwort auf Java VB.NET, C#, C++ etc. über 1000 Klassenbibliotheken

28 Klassische Spieleprogrammierung im Vergleich Unterschiede zu Managed DirectX XNA enthält wesentlich mehr Klassen ist nicht nur erweiterte DirectX API eventuell MDX10

29 Managed vs. Unmanaged Vergleich C++ und C# Vorteile von managed Code robust sicher zuverlässig Nachteile von managed Code nachweislicher Overhead für bisherigen unmanged Code wird ein Wrapper benötigt um ihn weiterhin nutzen zu können

30 DirectX 10 und XNA DirectX 10 nach wie vor nur für Vista XNA auf der X-Box auf dessen Hardware angewiesen (spezielles DirectX an Version 9 angelehnt) bisher kein offizielles Statement von Microsoft wann dies unterstützt werden wird