Mémoire de stage : AtOnce Technologies. Mémoire de Stage. Thomas COLENO

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1 Mémoire de Stage Master 2 informatique parcours Image Son Multimédia Spécialité Synthèse d'image et Réalité Virtuelle Année Mémoire de stage : AtOnce Technologies Thomas COLENO Tuteur : Aurélie BUGEAU Encadrant : Gérald GAINANT Bordeaux, le 5 septembre 2011

2 TABLE DES MATIÈRES TABLE DES MATIÈRES Table des matières 1 Introduction 4 2 Contexte Industriel Présentation de l'entreprise NEOVA SUGAR JAM JAMY/iJAM Secteur du jeu vidéo Environnement de travail Logiciels Bibliothèques Planning et Objectifs Objectifs du stage Planning Prévisionnel Planning Eectif Travail eectué Widgets Cachier des charges Réalisation Transparence par layers Cachier des charges Réalisation Design de la fenêtre Cachier des charges Réalisation Intégration de sorties console Cachier des charges Réalisation Importation de chiers 3D Données importantes d'un chier 3D Cachier des charges Réalisation Réalisation de Shaders Présentation Cachier des charges Réalisation Autres tâches Décompression d'un chier lzma Bilan 31 6 Glossaire 32 Références 33 Page : 2

3 TABLE DES FIGURES TABLE DES FIGURES Table des gures 1 Version originale de JAM ijam sur ipad Bouton Choice FLTK Popup SUGAR Style des diérents widgets intégrés à SUGAR Rendu nal du bouton choice Style des barres de délement Achage d'une fenêtre avec dix layers rouges semi-transparents Rectangles de sélection et de survol sur le treeview Icône animée, par dessus le treeview Rendu nal du treeview Fenêtre JAM nale Fenêtre console originale Console intégrée à JAM Texture de Bruit Texture de correction de couleur Texture de correction de couleur uniligne Page : 3

4 1 INTRODUCTION 1 Introduction AtOnce Technologies est une société travaillant dans le secteur des jeux vidéos. Sa principale activité est la réalisation d'outils facilitant la production de jeux, ainsi que d'autres applications similaires. Ces outils regroupent essentiellement un framework complet fournissant de nombreux outils pour faciliter la programmation du programme, ainsi qu'un gestionnaire de données, facilitant la gestion de toutes les données pouvant être contenues dans un jeu. Au cours de mon stage, l'entreprise a commencé à diversier son activité, et à commencé à réaliser des applications sur plateforme mobile à destination des industriels. Lors de la première partie de mon stage, l'essentiel de mon travail s'est concentré sur le gestionnaire de données, pour élargir le panel de fonctionnalités proposées, et donner un style homogène à l'application. La seconde partie de mon stage était plus orientée du côté applicatif, avec l'extension de fonctionnalités soit sur le framework en lui même, soit sur l'application développée sur plateforme mobile. Page : 4

5 2 CONTEXTE INDUSTRIEL 2 Contexte Industriel 2.1 Présentation de l'entreprise AtOnce Technologies est une entreprise spécialisée dans la création de solutions logicielles pour le développement de jeux vidéos sur de multiples plateformes. A mon arrivée, elle comportait six personnes plus deux autres personnes qui travaillaient en étroite collaboration avec l'entreprise. Sur ces huits personnes, il y avait une gérante, un modeleur/graphiste et six développeurs. L'espace de travail consiste principalement en une grande salle open space, puis une petite salle de réunion, et le bureau pour la direction NEOVA NEOVA est un environnement logiciel développé par AtOnce Technologies au cours des années précédentes. Il a été principalement utilisé pour faire du jeu vidéo. Il propose de nombreux outils permettant de faciliter le développement et la portabilité des applications l'utilisant. Ces outils incluent des fonctions de traitement et d'achage de données 3D, sur de nombreuses plateformes SUGAR Présentation SUGAR est le successeur de NEOVA, et est l'environnement logiciel actuellement développé et utilisé par AtOnce Technologies. Il propose de nombreuses fonctionnalités que ce soit pour la gestion des chaînes de caractères, des chiers, ou pour l'achage 3D. Il propose ainsi une gestion très stricte de la mémoire, permettant de faciliter la résolution des problèmes, en particulier sur des plateformes mobiles ou des consoles de jeu, où la mémoire vive est fortement limitée. On peut d'ailleurs noter que pour faciliter cette gestion de la mémoire, toutes les classes utilisées par SUGAR sont en réalités des struct C++. Pools et allocators Cette gestion de la mémoire s'eectue grâce à des pools de mémoire qui permettent la libération automatique lors de leur destruction de tout ce qu'ils ont alloué précédemment, évitant ainsi tous les problèmes de fuite de mémoire. Associés à ces pools, il existe des allocators qui permettent d'allouer la mémoire de façon standard, ou au contraire en suivant un schéma d'allocation prédéni. Lors de la totalité de mon stage, j'ai du tenir compte des contraintes et des possibilités oertes par SUGAR, en particulier en ce qui concerne la gestion de la mémoire. LUA SUGAR propose également une interface avec le langage LUA, et permet ainsi aux applications l'utilisant d'utiliser ce langage pour écrire des scripts avec une inteface simpliée. LUA est en eet un langage de script proposant nativement une interface avec le C++. SUA L'un des objectifs de cet environnement logiciel étant de réaliser de l'achage 3D, une format de chier a été dévellopé en interne. Ce format, ASCII, utilise YAML [Yam] pour sérialiser les données. Un exporteur pour 3DSMax a été développé en interne Page : 5

6 2 CONTEXTE INDUSTRIEL 2.1 Présentation de l'entreprise pour pouvoir exporter directement un chier SUA. Les chiers SUA sont très génériques et sont compatibles avec toutes les plateformes, mais nécessitent d'être binarisés. PAK Les chiers PAK sont le format binaire de chier 3D utilisé par SUGAR. Ce format comporte de nombreux tags personnalisables, permettant par exemple de dénir la plateforme sur laquelle il doit être utilisé JAM JAM est un gestionnaire de données basé sur une conception de type MVC. L'essentiel du logiciel est écrit en LUA, à part la partie achage qui est écrite en C++, le tout en utilisant le framework SUGAR. Lors de mon arrivée dans l'entreprise, le logiciel ne contenait qu'un asset viewer, qui permettait de visualiser un modèle 3D. Il y avait aussi les prémices d'un asset browser, permettant de naviguer parmi les données et de les manipuler. Figure 1 Version originale de JAM JAMY/iJAM JAMY est une version allégée de JAM, devant être distribuée sur ios (iphone et ipad) ainsi que sur Android, elle s'appelle ijam sur ios. Cette application a pour but d'acher simplement des modèles 3D présents dans une bibliothèque. Cette bibliothèque est mise en ligne sur un serveur par l'utilisateur. En se connectant sur l'application, celui-ci peut ainsi récupérer et visualiser facilement ses modèles. Page : 6

7 2 CONTEXTE INDUSTRIEL 2.2 Secteur du jeu vidéo Figure 2 ijam sur ipad. 2.2 Secteur du jeu vidéo Concurrence Le secteur du jeu vidéo est un secteur très concurrenciel, avec un marché largement dominé par les entreprises américaines et japonaises. Le développement de jeux sur une autre plateforme que le PC subissent des contraintes particulières imposées par les diérents constructeurs de matériel. De plus, le secteur se décompose principalement en trois : les studios indépendants d'un côté, qui ont souvent peu de moyens. D'un autre côté les éditeurs, qui ont beaucoup de moyens pour développer leurs jeux. Et enn, la partie que l'on pourrait dénir comme "classique" des studios, composée de studios qui doivent obtenir un contrat avec un éditeur pour pouvoir sortir un jeu. Cohabitation Le jeu vidéo est un des domaines en informatique qui rassemble le plus de compétences diérentes. En eet, un programmeur doit savoir se faire comprendre des artistes, des games designers et des producers pour pouvoir travailler ecacement. Cela nécessite une grande rigueur, et une connaissance basique de la plupart de ces domaines pour pouvoir en comprendre les enjeux, et permettre ainsi à toutes les spécialités de travailler ecacement. 2.3 Environnement de travail Logiciels Windows et Visual Les développeurs de jeux vidéos travaillent le plus souvent sous windows, car de nombreux jeux nécessitent un tel environnement : les jeux PC et XboX360 par exemple. De même un des IDE les plus utilisés est Visual Studio, car il Page : 7

8 2 CONTEXTE INDUSTRIEL 2.3 Environnement de travail est très complet, et améliore fortement la productivité. Sans compter qu'il existe de nombreux outils se combinant avec Visual Studio qui facilitent le développement sur windows et sur les consoles microsoft. D'un autre côté, les logiciels de développement pour les consoles sony et nintendo sont aussi développés pour Windows. La plupart des professionnels du milieu s'orientent donc logiquement vers un environnement Microsoft Windows/Visual Studio. J'ai donc travaillé sous Windows avec la version professionnelle de Visual Studio Subversion (SVN) Pour faciliter le travail en équipe, l'entreprise utilise un logiciel de contrôle de code source. Subversion est souvent préféré, grâce à sa grande popularité, son intégration relativement facile dans d'autres systèmes, et l'existence de TortoiseSVN qui rend son utilisation très agréable au quotidien. 3DSMax Les modèles 3D étaient réalisés avec le logiciel 3DSMax, logiciel très populaire d'autodesk pour réaliser des modèles 3D. Bien qu'ayant peu utilisé le logiciel, il m'a fallu travailler avec les données extraites par ce logiciel, avec ou sans plugin spécique. Atmake Atmake est un outil développé en interne par l'entreprise. Cet outil permet de faire de la génération de code, de la génération de projets, de la construction crossplateforme, de la génération de tests unitaires et de documentation, et est aisément extensible.[gai11] FX Composer NVidia a développé ce logiciel d'éditions de shaders pour simplier le processus de création. Bien que le logiciel ne soit pas parfaitement stable, il comporte bien plus de fonctionnalités que son concurrent (RenderMonkey, créé par AMD/ATI). Un système de visualisation et de paramétrage en temps réel simplie grandement le processus de réalisation des shaders. RenderMonkey Bien qu'il soit plus pauvre en fonctionnalités que son concurrent, RenderMonkey possède néanmoins un avantage majeur : il permet l'écriture directe de shaders OpenGL en utilisant GLSL. Il supporte également OpenGL ES (version d'opengl pour mobiles) avec toutes les contraintes associées Bibliothèques DirectX et OpenGL Ces deux bibliothèques permettent l'achage de scènes 3D en temps réel. DirectX a été créé par Microsoft et ne fonctionne nativement que sur Windows ou sur les consoles XboX. Les autres plateformes utilisent généralement OpenGL. Il faut noter que les mobiles utilisent une version allégée d'opengl appellée OpenGL ES. LUA Comme signalé plus haut, LUA est un langage de script proposant nativement une interface avec le C++. Il reconnait aussi de façon native les chaines de caractères, facilitant le traitement de celles-ci. Ce langage est très permissif et est essentiellement basé sur l'utilisation de tableaux pour la gestion de la majorité des données. C'est ce langage qui est utilisé pour toute la partie controleur de l'architecture MVC dans SUGAR. [Ier06] Page : 8

9 2 CONTEXTE INDUSTRIEL 2.3 Environnement de travail FLTK (Fast Light ToolKit) est une bibliothèque libre et multi-plateforme fournissant des outils pour créer des interfaces utilisateur en 2D (fenêtres, boutons, champs de texte, etc...) Cette bibliothèque, existant depuis de nombreuses années présente l'avantage d'être rapide et légère, ainsi que de ne pas mélanger la visualisation et le traitement. [Flt] API Win32 L'intégralité de la documentation de l'api Win32, ainsi que de toutes les bibliothèques de microsoft sont disponibles sur le site de la msdn : microsoft.com/en-us/library/ Cette documentation s'est avérée une source de renseignement précieuse, tout au long de mon stage. [Mic] Les applications Windows sont diérenciées en deux types d'application : les applications consoles, et les applications fenêtrées. Les applications consoles, avec un main() standard sont associées à une console qui se lance automatiquement au démarrage de ladite application. Les applications fenêtrées, quand à elles, ne possèdent pas du tout de sortie console, ainsi du texte écrit sur la sortie standard est perdu, à moins d'associer une console manuellement. Une application windows fenêtrée doit créer une boucle contenant les fonctions TranslateMessage() et DispatchMessage() et indiquer à Windows quelle est sa fonction Wnd- Proc(). Cette fonction est celle qui traitera tous les évènement envoyés par windows, aussi bien les intéractions de l'utilisateurs avec l'application que les notications de rafraichissement de la fenêtre. GDI Windows Lors de ce stage, j'ai dû utiliser l'interface de dessin de Windows, la GDI. Un des points importants à noter fut la façon dont une fenêtre est dessinée. Quand la fenêtre doit être dessinée, Windows envoie un évènement WM_DRAW pour signaler à la fenêtre qu'elle doit se redessiner, ainsi qu'un contexte graphique. L'application doit utiliser les fonctionnalités de la GDI pour dessiner dans ce contexte graphique. Une fois qu'elle a ni, Windows remplace le contenu de la fenêtre par les informations contenues dans le contexte graphique. Page : 9

10 3 PLANNING ET OBJECTIFS 3 Planning et Objectifs 3.1 Objectifs du stage Mes objectifs lors de ce stage était de participer à un environnement de production, et de travailler en particulier sur le gestionnaire de données lié à cette production, ainsi que sur les fonctionnalités d'achage nales, comme les shaders. 3.2 Planning Prévisionnel Lors de mon arrivée dans l'entreprise, un planning prévisionnel relativement simple avait été établi : Choice Buttons : Dans le but de me permettre de prendre connaissance de la bibiliothèque FLTK, mon premier objectif était de réaliser des boutons de choix s'accordant avec le design général de l'application. Cette tâche était censée me prendre les deux premières semaines du stage. Widgets FLTK : Mes objectifs suivants étaient la réalisation de widgets FLTK plus avancés, toujours pour les intégrer dans le design de l'application, et orir des fonctionnalités avancées. La réalisation de ces widgets devait m'occuper pendant le premier tiers du stage. Editeur de particules : Les deux derniers tiers du stage, je devais réaliser un éditeur de particules, avec des courbes pour le paramétrer. Les spécications n'étaient pas très précises, et devaient être xées plus tard dans le stage. 3.3 Planning Eectif Certains évènements lors de mon stage ont conduit à un changement de priorités, et m'ont conduit à un planning légèrement diérent : Choice Buttons : Les deux premières semaines de stages étaient en correspondance avec le planning prévisionnel, avec la réalisation de boutons de choix intégrés au design de l'application, en utilisant les fonctionnalités fournies par le framework sugar. Widgets FLTK : Le premier tiers du stage a été dédié aux widgets FLTK comme prévu initialement, avec au départ des widgets de base, comme des barres de délement (scrollbar), puis j'ai du créer un widget d'arborescence (treeview) complètement intégré à JAM, qui m'a occupé tout le reste de cette période. Editeur de particules : A cause d'évolutions de l'entreprises non prévues initialement, l'éditeur de particules a été annulé, j'ai donc été assigné à d'autres tâches. AppWindow : Un tâche qui m'a occupé pendant quelques semaines fut la réalisation d'un fenêtre pour JAM n'utilisant pas le design par défaut de Windows, mais en utilisant un design personnalisé. Consoles : Une autre semaine a été dédiée à l'intégration de sorties consoles directement dans JAM. Importation de chiers 3D : Plusieurs semaines ont ensuite été consacrées à l'importation de formats de chiers 3D standards, et à leur conversion en SUA. Ces formats étaient le FBX et le OBJ. Shaders : La suite du stage a été essentiellement dédiée à la réalisation de shaders pour fournir des options permettant de jouer sur la qualité graphique de l'achage. Page : 10

11 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4 Travail eectué 4.1 Widgets Cachier des charges Bouton Choice Ma première tache fut de changer l'habillage des boutons de type "choice" de FLTK pour les adapter au style de SUGAR. Sur la gure de droite, on peut voir l'habillage de base du bouton. Au nal, il fallait retrouver le fond noir, ainsi que la forme et les contours propres aux popups SUGAR. Figure 3 Bouton Choice FLTK Figure 4 Popup SUGAR Barre de délement Il m'a ensuite fallu changer de la même façon l'habillage des barre de délement de FLTK pour les incorporer dans JAM. Je devais donc créer un style correspondant au style général des boutons existant. Figure 5 Style des diérents widgets intégrés à SUGAR Page : 11

12 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.1 Widgets Treeview Après m'être habitué à l'utilisation de FLTK, la tâche qui me fut conée fut de réaliser un treeview (arborescence) qui s'intègre dans JAM. Ce treeview devait être relié au noeud Browser de la partie contrôleur de l'architecture MVC. Je devais donc travailler en étroite collaboration avec la personne qui s'occupait du développement du browser. Ce treeview devait contenir une arborescence d'items, dont le browser se chargerait de maintenit la cohérence logique. Le treeview devait supporter la gestion d'un grand nombre d'items (>5000) sans occasionner de ralentissement notable, ou de consommation mémoire excessive. Dans sa version nale, il devait aussi avoir les fonctionnalités suivantes : Support du glisser-déposer, en interne, de l'extérieur et vers l'exterieur. Possibilité de personnalisation du style d'un item. Multi-selection. Filtres d'achage personnalisables. Tri des items activable et désactivable. Gestion de permissions/restrictions sur les items. Gestion de barres de délements multiples (idée abandonnée au cours du projet) Réalisation La réalisation d'un widget en utilisant FLTK est très simple. Il sut de dériver de la classe Fl_Widget ou d'un de ses classes dérivées. On a ainsi le comportement de base communs à tous les widgets. Il sut ensuite de surcharger la fonction draw() pour modier l'achage du widget et de surcharger la fonction handle() pour modier son comportement. Bouton Choice Ma première idée pour faire le bouton choice était de simplement hériter d'un Fl_Choice et de modier la fonction draw() pour changer l'habillage du bouton. Malheureseument, le Fl_Choice utilise un système à base de menus plus complexe que les widgets de base, et la modication de l'habillage s'avérait délicat. Je suis donc parti d'un bouton par défaut (qui déclenche une callback) quand on clique dessus. Cette callback fait apparaître une popup SUGAR spéciquement dédiée aux choix. Cette popup possède donc directement le style de SUGAR. Je l'ai juste modifée légèrement pour déclencher le surlignement d'un choix lors du passage de la souris au-dessus. Figure 6 Rendu nal du bouton choice Page : 12

13 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.1 Widgets Barre de délement Pour les barres de délement, le procédé a été plus simple, j'ai pu hériter directement d'un Fl_Slider et me contenter de surcharger les fonctions draw() et handle(). Pour le reste, l'intégration s'est faite plutôt facilement, le seul problème étant dû à la gestion de la transparence sur FLTK. Il faut obligatoirement dessiner l'intégralité du widget pour ne pas que le curseur "s'étale". Sur la gauche de l'image, on peut apercevoir le style par défaut des barres de délement dans FLTK, et sur la droite le style adapté à JAM. Figure 7 Style des barres de délement Treeview Ma première idée pour le treeview fut d'hériter d'un Fl_Tree. Mais encore une fois, il utilisait un système de menu et d'items assez peu modulaire, et qui rendait toute redénition du design problématique. J'ai donc préféré hériter d'un Fl_Group qui permettait la gestion automatique de widgets enfants. Dans une première version, j'ai utilisé des widgets pour les items. Mais une création d'items en grand nombre engendrait de forts ralentissements de l'application, et la mémoire avait tendance à augmenter drastiquement. J'ai donc du penser à une autre solution. J'ai donc créé une structure basique, contenant le minimum d'information sur les items. Chaque item contient un pointeur vers son parent, son frère précédent, son frère suivant, et son premier ls. Ainsi, l'arbre est facilement enregistré en mémoire, et le double chainage en largeur et profondeur permet d'avoir des algorithmes ecaces. J'ai donc réalisé d'autres tests de charge, et même avec des milliers d'items, la charge supplémentaire en mémoire restait très faible, et il n'y avait aucun ralentissement notable de l'application. L'étape suivante fut de gérer l'achage des items. J'ai donc pris la décision de considérer les items principalement comme des conteneurs de données, et de mettre tout l'exécutif dans le treeview lui-même. Ainsi, c'est lui qui gérait l'achage des items en intégralité. L'achage de base était simple, je me suis contenté d'acher les items un par un en appliquant un décalage sur la droite selon la profondeur de l'item, et ce, jusqu'à que le treeview soit intégralement rempli en hauteur. Page : 13

14 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.1 Widgets Ensuite virent les premiers évènements souris. La création de quelques fonctions permettant de savoir avec précision ce qui se trouve sous la souris m'ont grandement facilité la tâche. J'ai ainsi pu rapidement ajouter des fonctionnalités telles que l'ouverture/fermeture d'un item ou la sélection. J'ai aussi rajouté une barre de délement. Toute la partie fonctionnelle a été relativement simple à réaliser, mais encore une fois, l'achage s'avérait plus complexe. En eet, seuls les éléments censés être achés sont dessinés, mais un élément peutêtre aché sans que son parent ou son frère précédent ne le soit. J'ai donc créé une fonction qui permet de récupérer l'item qui arrive après un autre dans l'achage du treeview : Treeitem* sufl::treeview::getnext( Treeitem* initem, bool inchildbrowse ) { SU_ASSERT( initem ); if( initem->haschild() && initem->isopen() && inchildbrowse ) { if(!initem->first->visible ) return getnext( initem->first, false ); return initem->first; } } while(!initem->next && initem->parent ) { initem = initem->parent; } if( initem->next &&!initem->next->visible ) return getnext( initem->next, false ); return initem->next; // NULL if we reach end of tree Grâce à cette fonction, il était aisé d'acher les éléments correctement, selon l'ouverture ou la fermeture de certains d'entre eux. La barre de délement a été gérée simplement, en appliquant simplement un décalage vertical du premier élément. Cela a été fait en utilisant la fonction citée au dessus, et en n'achant pas un nombre d'éléments correspondant au décalage. Après ça, il a fallu intégrer des fonctionnalités de glisser-déposer. Heureusement, FLTK proposait déjà un système pour le gérer, grâce à des évènements particuliers passés en paramètre à la fonction handle(). Cependant, le treeview n'est qu'un widget d'achage, et ne dois donc pas prendre de décisions particulières. Il faut donc transmettre les informations de glisser-déposer au browser et celui ci doit ensuite traiter les données puis mettre à jour le contenu du treeview. Pour permettre des retours visuels sur le glisser-déposer, ainsi que que pour donner une certaine autonomie au treeview, et donc permettre entre autres le renommage d'items, le déplacement interne sans avoir à solliciter le browser à chaque fois, nous Page : 14

15 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.2 Transparence par layers avons mis en place un système de restrictions, permettant d'établir des comportements facilement et avec précision. Ces restrictions consistent simplement en un masque de bits et une énumération. Et quand une action doit être eectuée, il sut de vérier qu'aucun restriction ne l'en empêche. J'ai ensuite créé le système de ltres d'achage. Il s'agit simplement d'expressions régulières consécutives, précédées d'un signe + ou - selon qu'on veut acher ou masquer un certain type d'élément. Lorsque l'utilisateur a ni d'éditer les ltres, ils sont appliqués au treeview, grâce à un champ "visible" dans les items (visible dans la fonction plus haut). En eet, j'avais dans un premier temps juste masqué les éléments qui étaient ltrés, mais en parcourant quand même l'arborescence, ainsi leurs ls continuaient d'apparaître, déconnectés. Pour nir, j'ai créé un système d'animation (un simple rond qui tourne) signalant qu'un pak est en train d'être construit. La génération d'un pak étant un processus bloquant, j'ai du passer par un thread. J'ai aussi du créer une nouvelle fenêtre sans bordure et avec un fond transparent, puis acher mon image à l'intérieur. En eet, la création d'une nouvelle fenêtre était obligatoire, la génération des paks (bloquante) bloquait aussi la réception des évènements Windows permettant le rafraichissement de l'achage de la fenêtre. L'animation quand à elle a été crée en utilisant un mécanisme de sprite : une grande image horizontale contient les diérentes étapes de l'animation. Seule une portion de cette grande image est achée, et ladite portion est changée assez rapidement pour donner une impression de mouvement. Au nal, j'ai créé un retour visuel pour la sélection d'un élément ou son survol par la souris. il s'agissait simplement d'acher un fond diérent pour les items concernés. Malheureusement, cette solution forçait à redessiner entièrement le treeview à chaque mouvement de la souris, ce qui était excessivement couteux. Du coup, il y avait deux options : optimiser la fonction de dessin pour ne redessiner que les portions ayant subi une modication, ou détacher complètement les indicateurs de sélection et de survol en les achant semi-transparents par-dessus le treeview. La solution retenue fut la deuxième car ce système pouvait être réutilisé par ailleurs, et palliait au manque de gestion de la transparence de FLTK. 4.2 Transparence par layers Cachier des charges Problématique FLTK ne gère par défaut que la tranparence de façon minimaliste : si un pixel est transparent, il n'est tout simplement pas dessiné. Il n'y a pas de reconnaissance d'un élément qui pourrait être derrière, et il n'y a aucune notion de transparence partielle. Objectif Le but était de réaliser un widget de type Group qui supporterait une transparence partielle en utilisant un système de calques pour dénir l'ordre d'achage des éléments. Ce système devait permettre de dénir une transparence globale pour un calque, ainsi qu'une transparence au pixel. Page : 15

16 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.2 Transparence par layers Réalisation Réalisation générique Pour pouvoir simuler de la transparence avec FLTK, le seul moyen était de générer une image où le fondu entre les diérents niveaux de transparence est réalisé "à la main", puis d'acher simplement cette image. La première étape fut de créer un widget de groupe héritant directement de Fl_Group. Ce groupe peut contenir des éléments de façon standard ( ceux-ci seraient situés directement à l'arrière plan ) ainsi que des layers. Ces layers héritent eux aussi de Fl_Group et peuvent ainsi contenir diérents éléments. Cela permettait ainsi de converser intacte la logique des widgets de FLTK. Le problème suivant fut de générer l'image avec les informations basiques des widgets, si possible sans avoir à modier le code source de FLTK. En eet, pour dessiner ses widgets, FLTK utilise directement des fonctions natives, sans possibilité évidente pour s'interfacer. Heureusement, une solution déjà intégrée à SUGAR proposait cette fonctionnalité, notamment pour l'achage des popups et la bordure semi-transparente, je n'avais plus qu'à l'adapter. La solution imaginée tire pleinement parti de la façon dont windows gère le dessin des fenêtres (cf. environnement de travail). En eet, windows propose également un système de bitmaps, auxquelles on peut associer un contexte graphique. On peut ensuite récupérer les données brutes de cette bitmap en RGBA pour les traiter. Pour forcer FLTK à écrire dans cette bitmap, il sut simplement de créer un nouveau contexte graphique, puis de l'assigner à la bitmap. Enn, FLTK possédant une variable globale pointant sur le contexte graphique en cours d'utilisation, il n'y avait plus qu'à changer sa valeur pour la faire pointer sur le contexte nouvellement créé, puis de faire tous les dessins nécessaires, et enn de restaurer le contexte graphique originale. Au nal, il n'y a plus qu'à acher l'image ainsi générée. Pour des raisons d'optimisation, le blend (opération qui consiste à combiner les layers en utilisant la transparence pour retrouver l'image nale) ne se fait que sur les régions qui ont été modiées, grâce à un système de cache. A chaque fois d'un widget est redessiné, le cache est mis automatiquement à jour, ainsi il y a toujours une version correcte de l'image en mémoire, prête à être achée. Il y avait cependant un dernier détail à régler : lors du passage du dessin FLTK vers la bitmap, puis de la bitmap à l'achage nal, les coordonnées sur l'axe y se sont retrouvées inversées. Il a donc fallu accomplir un traitement simple sur l'image consitant à l'inverser verticalent. Page : 16

17 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.2 Transparence par layers Figure 8 Achage d'une fenêtre avec dix layers rouges semi-transparents. Application au treeview Une fois le système générique achevé, je me suis attelé à l'application au treeview. Pour l'utilisation qui était prévue, deux layers étaient nécessaire. Un layer de sélection qui permettrait la selection de multiples items, ainsi qu'un layer de survol qui surlignerait l'unique item se trouvant sous la souris. Le layer de survol devait également acher un retour visuel sur la position de la souris pendant un glisser-déposer. Il était censé acher une barre horizontale lors de l'insertion entre deux items, ou surligner l'item en question lors de l'insertion dans un item. Mais ce système s'est révélé trop complexe à appréhender après quelques utilisations, et fut mis de côté avant d'être nalisé. Un glisser-déposer permettrait ainsi uniquement une insertion dans un item. Le layer de survol et celui de selection ont des comportements très similaires, si ce n'est que le layer de sélection peut contenir rectangles achés, alors que celui de survol ne peut en contenir qu'un. Ainsi, le treeview a hérité du su_group et les layers de su_grouplayer, classes qui ont été créées lors de la réalisation générique des layers. Le treeview lui-même n'a nécessité que peu de modications, cependant les layers ayant un comportement beaucoup moins générique ont nécessité une plus grande spécialisation. Les deux layers utilisent un système de rectangles gris transparents, entourés d'une bordure noire opaque. Chaque layer contient deux tableaux : un tableau des rectangles nouvellement créés, et un tableau des rectangles nouvellement eacés. A chaque dessin du treeview, les rectangles devant être eacés sont remplacés par des pixels transparents, puis les rectangles devant être achés le sont. Enn, les deux tableaux sont vidés. De plus, les zones contenant les rectangles achés ou supprimés sont ajoutées au cache des su_group précédemment mentionnés, de façon à ce que le blend ne s'eectue que sur les zones ayant été redessinées. Page : 17

18 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.2 Transparence par layers Figure 9 Rectangles de sélection et de survol sur le treeview. Ce système a permis une bien plus grande uidité de l'application, même en cas d'utilisation intensive de la souris. Faiblesses et optimisations Néanmoins, des ralentissement sont toujours présents si le treeview atteint une grande taille ( indépendamment du nombre d'item, c'est surtout la taille à l'écran qui pose problème ). En eet, même si le système de cache a permis de bien meilleurs performances, si le treeview grandit de façon trop importante, les opérations de dessin et de blend s'eectuent sur de grandes surfaces. De plus ce sont des opérations pixel par pixel, qui implique de très nombreuses boubles. Une des solutions envisagées pour le futur serait de gérer intégralement le dessin des layers grâce aux fonctions memmov(), memset() et memcpy(), qui utilisent directement la mémoire et permettent de faire des traitements beaucoup plus rapidement que pixel par pixel. Icône animée La génération d'un pak étant un processus bloquant, l'utilisateur pouvait avoir l'impression que l'application était bloquée. Il fut donc décidé de visualiser dans le treeview, grâce à une icone animée, quel chier était en train d'être généré. J'ai donc du mettre en place un système d'icône animée. Le problème majeur rencontré fut que la génération un processus complètement bloquant, aucun évènement, ni interne, ni FLTK, ni même windows n'était traité par l'application, et donc le rafraichissement de l'achage ne pouvait pas se faire. La solution que j'ai retenue m'a été inspirée par le fonctionnement des popups qui ne sont rien de moins que des fenêtres sans bordure incorporant une gestion de la transparence. Ainsi, lorsque la fonction créant l'icône animée est appellée, un thread est créé, luimême créant une nouvelle fenêtre, possedant sa propre WinProc, et donc pouvant répondre aux évènement windows de façon parfaitement indépendante. Ensuite, la fenêtre est achée par dessus la fenêtre de l'application, cette fenêtre est transparente et sans bordure. L'icône est ensuite achée à l'intérieur, et rafraichie régulièrement pour l'animation. Figure 10 Icône animée, par dessus le treeview. Page : 18

19 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.3 Design de la fenêtre Le rendu nal du treeview comporte également un système de changement de style, comme la couleur de fond, ou le texte en italique, des icônes, ainsi que des èches d'ouverture/fermeture des items. Figure 11 Rendu nal du treeview. 4.3 Design de la fenêtre Cachier des charges L'objectif était de donner à la fenêtre de l'application un style agréable, et qui corresponde à la charte graphique. De plus, il fallait pouvoir utiliser l'application avec le système de "ghost" qui venait d'être réalisé. Ce système ache une fenêtre bleue semitransparente par dessus l'application lors d'un redimensionnment, ou d'un déplacement, et les subits à la place de l'application. Une fois les transformations terminées, le ghost disparait, et les transformations sont appliquées à l'application. L'idée de départ était de rendre les contours de le fenêtre de l'application légèrement transparent, et d'intégrer un bouton avec le nom de l'application dans la barre de titre, tout en gardant les fonctionnalités de déplacement et de redimensionnement oertes par le ghost, ainsi que le comportement basique d'une fenêtre Windows (minimisation, fermeture). Page : 19

20 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.3 Design de la fenêtre Réalisation API Win32 La première piste que j'ai empruntée fut d'utiliser l'api Win32. J'ai malheureusement vite déchanté étant donné qu'avec l'api simple, la gestion de la transparence est très basique : soit une fenêtre gère la transparence, dans ce cas elle ne peut pas avoir de fenêtre lle. Soit elle ne la gère pas. Etant donné que JAM possède de nombreuses fenêtres lles, et qu'il était impossible de se passer de certaines d'entre elles (celles qui faisaient un achage 3D avec DirectX par exemple) il a fallu rééchir à une autre solution. Pour palier au problème précédent, j'ai tenté de créer une fenêtre contenant des bordures semi-transparentes et un fond transparent sur le reste de la fenêtre. Une autre fenêtre sans bordures et sans transparence contenait l'essentiel de l'application. Il n'y avait ensuite plus qu'à synchroniser l'achage des deux fenêtres. Malheureusement, la synchronisation était loin d'être parfaite en cas de minimisation de la fenêtre, et la gestion des évènements avec deux fenêtres séparées était devenue complètement erratique. Il m'a donc fallu chercher une autre solution. DWM Dans les versions de Windows à partir de Windows Vista, le DWM (Desktop Window Manager) a été intégré. Celui-ci permet d'obtenir des eets de transparence sur le contour des fenêtres, et d'étendre ces bordures à l'intérieur des fenêtres. Cela a donc semblé être une bonne solution au premier abord. Cependant, a part la transparence qui est gérée de façon ecace, il n'y a aucun moyen de personnalisation simple. De plus, l'utilisation du DWM a fait apparaître de nombreux problèmes d'achage et d'évènements.[ker] GDI+ et Direct2D La GDI+ est une version avancée de la GDI, qui propose entre autre la gestion de la transparence. Direct2D propose aussi de nombreuses fonctions de dessins très ecaces utilisant la transparence. Néanmoins, pour appliquer la transparence sur une fenêtre avec un de ces deux systèmes nécessite d'avoir une fenêtre utilisant la transparence... ce qui était impossible comme expliqué plus haut. Retour à la GDI Au vu du temps passé sur une tâche peu importante qui s'avérait ne pas être triviale, la décision fut prise d'abandonner pour le moment la transparence sur les bordures de la fenêtre. Il m'a juste fallu créer des bordures personnalisées. Evènement WM_NCPAINT Windows propose une solution pour personnaliser facilement les bordures des application, il s'agit de l'évènement WM_NCPAINT. Comme l'évènement WM_PAINT, il permet de dessiner dans un contexte graphique fourni. Mais contrairement à ce dernier, WM_NCPAINT permet de dessiner dans l'intégralité de la fenêtre, bordures comprises. L'utilisation de l'évènement WM_NCPAINT s'est avéré complexe car il ne permet pas l'utilisation de FLTK. En eet, les évènements de dessin et d'intéraction sur les bordures sont gérés de façon complètement indépendante. En particulier, les évènements souris et clavier ne sont pas gérés de la même façon et ne sont pas gérés par FLTK. La solution nale fût de masquer complètement les bordures de windows, et de gérer les bordures en interne dans l'application grâce au système de double fenêtrage discuté Page : 20

21 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.4 Intégration de sorties console plus haut. Dans le fenêtre de bordure, il a ainsi été simple d'acher l'image contenant le titre de l'application ainsi que deux boutons permettant la fermeture et l'ouverture. Lors d'un clic sur un de ces boutons, un message Windows de minimisation ou de fermeture est envoyé à l'application, déclenchant ainsi l'intégralité du processus associé. Regions Windows Windows propose également un système de régions, pouvant avoir n'importe quelle forme. Il est ainsi possible de contenir l'achage dans une région. Ce système m'a permis de faire simplement des coins arrondis pour la fenêtre de l'application. Figure 12 Fenêtre JAM nale. 4.4 Intégration de sorties console Cachier des charges JAM ne bénéciait jusqu'à maintenant que d'une console s'achant dans une fenêtre externe. Le but était donc de créer une vue où s'acherait les sorties de la console, permettant de s'aranchir de la fenêtre supplémentaire, qui n'était pas vraiment pratique ni ergonomique. Page : 21

22 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.4 Intégration de sorties console Figure 13 Fenêtre console originale. Les consoles dans SUGAR SUGAR comporte deux types de consoles : la console standard, et la console d'erreur. En Debug, il existe également une console de debug. Ces consoles sont des instances d'une même classes, diérenciées par les paramètres qui leur sont envoyés, et leur utilisation. En mode standard, toutes ces consoles eectuent leur achage vers la fenêtre de console dont j'ai parlé plus haut. Mon objectif, outre l'achage d'une vue de console en interne, était de canaliser les messages provenant des diérentes consoles SUGAR, an de pouvoir les transmettre à toutes les vues de console Réalisation Regroupement des consoles La première chose à faire a été de canaliser les messages provenant de toutes les consoles. Ce fut l'occasion pour moi de découvrir la fonction Windows OutputDebugString() qui permet d'acher du texte dans la sortie de debug, même pour une application qui n'est pas une application console. Cette sortie se récupère ensuite sur la fenêtre de sortie de visual studio, ou grâce à un logiciel dédié. Elle m'a permis de tester ecacement mon code, vu que je ne pouvais du coup pas utiliser les consoles de SUGAR sur lesquelles j'étais en train de travailler. Une fois cet outil mis en place, je me suis attelé au regroupement des messages provenant de toutes les consoles. J'ai tout d'abord pensé à une classe singleton, avec laquelles les diérentes consoles pourraient communiquer. Mais on m'a montré un système plus approprié dans ce cas, en utilisant la notion de namespace fournie par le C++. L'idée est de créer des fonctions dans un namespace, sans les associer à aucune classe. Cela permet d'avoir un chier.h épuré et facilement lisible. D'un autre côté, dans un.cpp, on peut dénir lesdites fonctions. Et pour simuler le fonctionnement d'un Page : 22

23 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.4 Intégration de sorties console singleton, on peut utiliser la notion de namespace anonyme. Ce genre de namespace permet de limiter la portée de tout ce qui y est déclaré au chier actuel. De plus, la déclaration d'une variable dans un namespace anonyme est similaire à l'utilisation du mot clef static, mais sans les problèmes de link courramment associés. [Nam] Tirant parti de ces informations, j'ai donc créé un namespace cs_buer proposant des fonctions pour stocker les messages provenant des consoles et pour récupérer ces messages dans l'intention de les acher. J'ai donc ensuite implémenté ces fonctions dans un chier.cpp dans lequel j'ai créé un namespace anonyme. Dans ce namespace, j'ai ainsi déclaré un tableau pour contenir les messages qui resterait ainsi le même pour toute l'application. De plus chaque message possède un identiant, permettant de savoir facilement si il a été récupéré précedemment ou non. Vue d'achage de la console dans JAM Pour l'achage de la console dans JAM, j'ai utilisé le widget FLTK : Fl_Text_Editor. Ce widget est basé lui même sur un Fl_Text_Buer qui permet de faire simplement des manipulations complexes sur le texte.[tex] Ce widget est basé sur le moteur de l'éditeur de text NEdit. [NEd] Pour l'achage des messages, les vues des consoles vont récupérer les messages qui ne sont pas achés lors de chaque rafraichissement, et les achent. Figure 14 Console intégrée à JAM. Page : 23

24 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.5 Importation de chiers 3D 4.5 Importation de chiers 3D Données importantes d'un chier 3D Géométries Les géométries sont les données basiques. Elles consistent en la liste des points et des faces d'un modèle 3D. Noeuds Les noeuds servent à dénir la position d'une géométrie ou de n'importe quoi d'autre dans la scène. Ils contiennent essentiellement des informations de translation et d'orientation. Références Les références sont les chemins vers des chiers qui ne sont pas directement intégrés dans le chier 3D, tels que les textures ou le code source des shaders utilisés. UVs Les UVs sont les coordonnées de texture pour un sommet et une face. Ils permettent de plaquer correctement une texture sur un objet. Le nom vient des variables u et v qui sont traditionnellement utilisées pour se positionner dans une texture, et éviter la confusion avec le x et le y utilisés pour les coordonnées en 3D. Matériaux Les matériaux représentent la surface d'un objets, et associent de nombreuses informations telles que les textures associées, les shaders, ainsi que les paramètres pour ce dernier, par exemple Cachier des charges L'objectif était de récupérer les informations importantes contenues dans diérents formats de chiers 3D (FBX et OBJ) et de les exporter à un format qui permettrait leur traitement de façon générique. Ce format devait être identique à celui fourni par la lecture d'un chier SUA Réalisation FBX Le format FBX a été créé par Kaydara pour l'enregistrement de scènes 3D animées. Kaydara a depuis été racheté par Autodesk, qui est un des leaders mondiaux du secteur, notamment avec ses logiciels 3DSMaxet Maya. Ainsi, dans le secteur du jeu vidéo et la plupart des autres domaines utilisant les objets 3D, le format FBX est considéré comme un standard. Bien que le FBX soit un format propriétaire, Autodesk fournit gratuitement aux développeurs un SDK en C++ ou en python pour leur permettre de récupérer les informations contenues à l'intérieur d'un chier FBX. [FBX] Pour réaliser l'importation des données du chier FBX, je disposais de code qui avait été précédemment utilisé, bien qu'il ne soit plus à jour. J'ai donc téléchargé la dernière version du SDK, qui est bien plus simple d'utilisation que la version précédente, et dispose en outre d'une documentation complète. L'essentiel de mon travail a donc été de mettre à jour le code existant et d'utiliser le SDK fourni par Autodesk. Page : 24

25 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.6 Réalisation de Shaders Il y avait cependant un problème majeur, SUGAR ne supporte que les objets triangulés (i.e. qui sont constitués de triangles), alors que le format FBX supporte de nombreux autres types d'objets, tels que les nurbs (courbes et surfaces paramétriques). Heureusement, après quelques recherches, je me suis rendu compte que le SDK proposait des fonctions pour transformer des nurbs en objets triangulés. Les autres problèmes que j'ai rencontré étaient essentiellement des index de vertex qui n'étaient pas dans le bon ordre, ainsi que les coordonnées de textures qui étaient inversées. OBJ Le format OBJ a été créé par Wavefront Technologies pour l'enregistrement de formes géométriques 3D. C'est un format ouvert et ASCII (donc facilement éditable à la main). Ce format, du fait de sa simplicité et de son ouverture, est devenu un standard dans le domaine de la représentation d'objets 3D. [OBJ] Le format OBJ ne contient de données que sur la géométrie des objets, ainsi, il est impossible de récupérer d'information sur les noeuds, il faut considérer que tous les objets présents dans le chier sont rattachés à un noeud par défaut qui n'a subi ni translation, ni rotation. Il a aussi été décidé de ne pas prendre en compte les informations sur les références ou les matériaux présents dans le chier OBJ. Ainsi, les seules données récupérer sont les informations sur la Géométrie et les UVs des objets. On applique ensuite un matériau par défaut, et une texture fournie avec l'objet. Pour des raisons de délais, les surfaces paramétriques potentiellement présentes dans un chier OBJ sont ignorées. Les chiers OBJ étant enregistrés en ASCII, la lecture du chier se fait simplement ligne par ligne. Les premières lettres présentes sur la ligne indiquent le type de donnée présentent sur la suite de ladite ligne. La lecture du chier se fait donc de façon itérative, en remplissant des tableaux (de vertex, d'uv, de faces) au fur et à mesure de la lecture du chier. Une fois la lecture terminée, les données sont réarrangées pour être exportées. Limitations Du fait des limitations imposées par les délais, ou les formats de chier, il a fallu écrires des spécications pour permettre aux chiers FBX et OBJ d'être importés. Outre les spécications liées à l'achage, celles d'importation concernent surtout le fait d'avoir des objets intégralement triangulés (aucune face de plus de 3 côtés). Le format OBJ ne comportant pas d'information sur les noeuds, devait être créé l'axe Z vers le haut. 4.6 Réalisation de Shaders Présentation Un shader est un programme utilisé en n du processus de rendu pour paramétrer certains eets. Les shaders sont exécutés directement par la carte graphique avec une très forte parallélisation. Ceci induit de très bonnes performances, et permet donc de réaliser des eets complexes en temps réel, mais induit également les contraintes habituelles liées à la programmation parallèle, essentiellement que les saut d'instructions (if, for, while) sont à éviter tant que possible. Page : 25

26 4 TRAVAIL EFFECTUÉ 4.6 Réalisation de Shaders On distingue principalement deux types de shaders : les vertex shaders qui inuent sur les sommets des objets, et peuvent transmettrent au pixel shader, et ledit pixel shader (aussi appelé fragment shader) qui agit directement sur la couleur des pixels qui seront achés. Il existe aussi un geometry shader, mais je n'ai pas eu à l'utiliser. J'ai essentiellement réalisé essentiellement des shaders de post-processing, c'est-à-dire que la scène était rendu dans une texture, cette texture plaquée sur un Quad face à la caméra grâce au vertex shader. Ensuite du traitement d'image est réalisé sur la texture grâce au pixel shader Cachier des charges Noise Le premier shader que j'ai eu à réaliser fut donc un shader de post-processing. Il devait représenter un eet similaire à une vieille télévision cathodique, avec des lignes visibles sur l'écran, et un léger scintillement. Exposure Ensuite, le shader que j'ai eu a réalisé concernait l'exposition à la lumière. Il fallait que les zones peu exposées utilisent un nombre plus faible de couleurs. Le seuil de luminance est envoyé en paramètre du shader. ColorCorrection Un autre shader demandé était un shader permettant d'accomplir des corrections de couleurs selon une courbe. MotionBlur Enn, le dernier shader qui me fut demandé fut celui permettant d'acher un ou de mouvement Réalisation La plupart des shaders ont été réalisés en étroite collaboration avec un autre employé pour faciliter l'intégration à SUGAR. Noise La première version du shader fut inspirée d'un exemple présent dans la bibliothèque de shaders de NVidia. [NVi] L'idée principale était d'utiliser une texture de bruit et d'un oat évoluant en fonction du temps pour générer des nombres aléatoires. A partir de là, nous avions un faceur de scintillement. Figure 15 Texture de Bruit. Page : 26

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