【製作進度】3D技術研究1－引擎本體

(第一次在文章裡讓看板娘登場，看這種風格如何)
C.S.Lab官網的看板娘介紹，其實就是我的自製引擎擬人化，在進度文就理所當然讓她們登場。

艾莉兒：大家好！這是我們第一次在文章裡演出，請各位多指教。
艾莉兒：那開始吧。主人想在下一個遊戲做一個改變：使用3D模型，我們必須追加3D的能力。
　　所以主人這幾天一直在幫我們升級，這次主人分享他的開發經過。

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1.載入模型檔

檔案格式用PMD(MikuMikuDance的模型檔)，它的構造幾乎就是按照Direct3D和OpenGL函式的需求，只要很少的轉換。
參考資料：PMD檔案格式
先只讀取頂點、index和材質，骨骼和IK沒有使用，現在先不做動態。

艾莉兒：先請Python姊姊解析裡面的資料。


艾莉兒：Python姊姊的報告來了

model name ちび霊夢GL ちび霊夢　Ver.G_L …… vertexNum 20402 vertex 0.00 10.56 0.74 normal 0.01 0.70 -0.72 texture 0.54 0.14 vertex 0.07 10.55 0.75 normal 0.48 0.65 -0.59 texture 0.55 0.14 vertex 0.24 10.44 1.06 normal 0.99 -0.02 -0.11 texture 0.62 0.12 …… triangleNum 31460 triangle 13 1 9 triangle 12 13 9 triangle 15 0 1 …… material 25 diffuse 0.80 0.80 0.80 1.00 specular 1.00 0.10 0.10 0.10 ambient 0.50 0.50 0.50 　toonNumber 6 edgeFlag 1 triangles 1034 fileName r_hair.bmp diffuse 0.80 0.80 0.80 1.00 specular 6.00 0.10 0.10 0.10 ambient 0.50 0.50 0.50 　toonNumber 6 edgeFlag 1 triangles 90 fileName r_cloth.bmp ……

艾莉兒：對人類來說很難懂吧，可是主人說要先了解構造才能繼續做，這樣也有個工具可以看模型的底細。

艾莉兒：再來才開始改造我。
(now coding)
弄好了，讀取模型並用printf輸出其中幾個數值看看。
艾莉兒：……(執行中)(顯示資料)，主人，這樣對嗎？
有錯誤，要改一下。
(now coding)
再試試看。
艾莉兒：……(執行中)(顯示資料)，現在呢？
好，OK了。

2.坐標轉換和shader

之前Cyber Sprite這個2D遊戲就用過矩陣和shader，對這方面並不陌生，但是寫3D程式還是第一次。
把書上和網路上看來的公式寫進去，「投影矩陣[2][2]=(zFar+zNear)/(zNear-zFar)」、「diffuse=法線與光源位置內積」等等的。
打光跳過per-vertex lighting，直接用per-pixel lighting。

艾莉兒，功能追加好了，試試看吧
艾莉兒：好，拿出剛剛載入的模型，看我的！


艾莉兒：總算秀得出東西了，可是我還不會用貼圖，只能先秀我算出的打光強度。

中間卡在一個地方，用OpenGL的glFrustum()算投影矩陣畫面會一片黑，卡了一陣子才發現glFrustum把Z>0視為鏡頭背後，Z<0才在鏡頭前面(即右手坐標系)，而我把模型位置Z坐標設為正值。因為想配合PMD的左手坐標系，只能自己算矩陣而不能用OpenGL的函式。
艾莉兒：還有一次開啟depth test畫面也變一片黑，結果是沒幫我配置Z buffer。
嗯，是啊，很多細節是慢慢試才弄對。

3.貼圖

首先做個準備，這兩個模型原本的貼圖是BMP和TGA，但艾莉兒能用的是PNG和JPG，所以要把圖檔轉成PNG，並且修改模型檔裡的貼圖檔名(再寫一個Python程式)。
艾莉兒：讀PNG以前就做過，沒問題，幫我改一下shader就好了。


艾莉兒：看起來比較完整了，可是主人還想改一個地方。

4.修改材質

這一步用PMXEditor做，修改一些材質的ambient顏色。
艾莉兒：對了，Patchouli的袖子為什麼凹下一塊？
我看看……，有一個頂點的法線有錯，改一下。


我寫了兩種打光演算法，來試試看。
艾莉兒：好的。



艾莉兒：顏色好看多了，不是灰壓壓的。
這來自我畫圖的經驗，暗處不能單純降低明度，彩度和色相也要調整，這裡把皮膚和衣服的ambient設成偏紅，頭髮也有調整，改變材質在暗處的顏色。
艾莉兒：原來畫圖技術也能用在寫程式。

測試用的模型檔
靈夢
Patchouli
分別是3萬多和5萬多面，其實不適合用在遊戲裡。
艾莉兒：對呀，處理這麼多面，這麼多材質的模型好累。

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艾莉兒：新招完成啦，不管什麼模型矩陣打光儘管來吧！
艾莉兒：咦，你問鈷寶哪裡去了？沒錯，這次先做引擎本體，也就是我的部分。
　　主人接著要研究輔助工具，到時候就換鈷寶表現了。
鈷寶：嗯，再來就輪到我了。

下一步是研究編輯模型的軟體，有需要的話自己做輔助工具，把整個生產線架出來。