转:Irrlicht 0.1引擎源码分析与研究(一)

Irrlicht引擎主要是由一个名叫Nikolaus Gebhardt奥地利人所设计，是sourceforge上的一个开源项目。 Irrlicht是一个德国神话故事中的一种动物的名字，它能够发光和飞翔，可以在大部分的沼泽地附近发现它。单词"Irrlicht"是两个德国单词（"irr"意思是疯狂的；而"Licht"意思是光）的组合。在英语中，它被译为"鬼火"。

Irrlicht采用C++封装该，是一款轻量级的、跨平台的、支持多种图形库的3D引擎，引擎本身精简强悍。irrlicht的设计很好的体现了接口和实现分离的原则，整个框架设计精巧清晰，是学习3d引擎设计的不错的教材。由于我研究这个引擎的目的主要是想分析其源代码，对3D引擎的结构及实现产生一个较直观深刻的认识，因此选择了该引擎的最早版本irrlicht0.1进行分析。本文中部分内容从Irrlicht文档或其它英文资料中翻译过来，由于并不是什么很严谨的科技文献，所以大部分地方采用意译的方法。

在这个网站上你能够找到它所有版本的源代码、文档以及更多的信息：http://irrlicht.sourceforge.net。项目从2004开始一直至今，后期发展了许多相关工具，如irrklang(音效引擎),irrEdit（3D编辑器）等。

主要技术特性

Irrlicht是一款由c++编写的3D引擎，由于底层的代码封装良好，所以该引擎可以在多个平台上使用，如WINDOWS、LINUX等。

整个引擎使用了类COM的中间件封装技术，这确保了引擎的跨平台使用和可扩展性，也就是当引擎内部被修改，原游戏逻辑代码不用改一行代码也可正常使用，而当需要向引擎添加新的技术特性，只需要符合它的规范和接口就可以很轻易的加入新的特性。

3D引擎的常见问题在于速度，而irr引擎速度非常快。

引擎概览

先看下名字空间的划分，Irr总命名空间下有5个子命名空间，可以看到irr具有非常清晰的结构:

irr Irrlicht引擎中的一切都在此命名空间下实现。除了它的5个子命名空间的内容之外，irr空间中提供了引擎的一些底层构架的支持，如事件处理系统，操作系统抽象，引用计数，设备抽象等。

irr::core 提供了基础的数学和数据结构构件，如向量，矩阵，列表，数组等等。

irr::gui 此命名空间包含了一些 创建一个简单的GUI所需的类

irr::io 此命名空间提供输入/输出的接口：读/写文件，访问zip文件等等

irr::scene 所有与场景管理相关的都可以在此命名空间中找到：camera, Mesh加载，像八叉树和广告牌之类特殊的场景结点，等等

irr::video 此命名空间包含访问图形驱动器的一些类，所有的2D和3D渲染都在此完成。它将d3d，Opengl等绘图的部分进行封装，与外部隔离起来。

我想重点剖析的是irr::video和irr::scene，这是3d引擎的核心部分，目的是分析irrlicht是如何将不同的图形API进行抽象的，以及如何进行引擎的运转，并将各种3d技术融入到这个体系中的。另外irr如何做到跨平台支持的也会进行剖析。

Irrlicht的窗口管理

Irrlicht窗口封装（仅分析Windows部分）

首先看下文档中的Hello World 例子：

IrrlichtDevice *device =

createDevice(DT_SOFTWARE, dimension2d(512, 384), 16, false, 0);

IVideoDriver* driver = device->getVideoDriver();

ISceneManager* smgr = device->getSceneManager();

上述代码显示了irrlicht最基本的几个对象-设备、图形驱动、场景管理器。简单看来，通过全局函数createDevice根据指定的驱动类型创建一个设备，之后可通过设备对象得到驱动对象以及场景管理器对象。

device->setWindowCaption(L"Hello World!" );

//设备对象具有一些设备相关的能力，比如这儿可以设置窗口标题。

//加载md2模型

IAnimatedMesh* mesh = smgr->getMesh("..//media//sydney.md2");

IAnimatedMeshSceneNode* node = smgr->addAnimatedMeshSceneNode( mesh );

//设置材质和纹理

if (node)

{

node->setMaterialFlag(EMF_LIGHTING, false);

node->setFrameLoop(0, 310);

node->setMaterialTexture( 0, driver->getTexture("..//media//sydney.bmp") );

}

// 添加一个像机

smgr->addCameraSceneNode(0, vector3df(0,20,-60), vector3df(0,0,0));

这几行代码显示了scene graph体系，ISceneNode是irrlicht场景中基础组成部分节点的抽象，这儿添加了一个动画mesh节点，和一个camera节点。节点具有材质属性（当然camera并不需要材质，但是ISceneNode作为一个抽象要尽量兼顾各种节点，为了让接口的层次简单些，这样做也是一个实用的方法）

// 主循环，渲染

while(device->run())

{

driver->beginScene(true, true, Color(0,100,100,100));

smgr->drawAll();

driver->endScene();

}

这几行是引擎运转的过程，首先引擎运转的条件是设备仍然在运转：device->run(),可通过closeDevice关闭设备。 smgr ->drawAll()执行了所有节点的渲染，节点的渲染不仅仅是draw,节点的transform计算，动画计算（包括骨骼动画），camera这种特殊节点的操作（特殊的节点还有光源等），都包含在渲染的范畴中，在drawAll中统一调用，各种节点实现各自的渲染，最终由 smgr统一管理（如排序）绘制，这正是基于scene graph架构的引擎的特点之一。

device->drop();

这一句体现了irrlicht的引用计数机制，通过grab,drop管理对象引用次数。这儿如果一切正常应该是引用drop为0，device销毁自己，退出程序。

从这个很短的例子可以看到irrlicht的基本构件和运行过程。irrlicht提供了scene的管理机制，并提供了大量预定义好的scene nodes，实现了很多的功能，这样你就可以很方便的使用引擎。并且这种机制的好处是，节点可以不断的扩展，并可以在以后的项目中复用。

整理参考：

hellphenix的专栏：http://blog.csdn.net/hellphenix/archive/2008/03/19/2198226.aspx

小时候可靓了：http://blog.csdn.net/wqjqepr/archive/2010/04/26/5528528.aspx

游戏的行者：http://blog.csdn.net/n5/archive/2009/07/08/4329603.aspx

游戏的行者：http://blog.csdn.net/n5/archive/2008/12/15/3516219.aspx

游戏的行者：http://blog.csdn.net/n5/archive/2009/07/05/4323332.aspx

游戏的行者：http://blog.csdn.net/n5/archive/2009/07/12/4342758.aspx

Flyflyking：http://blog.csdn.net/flyflyking/archive/2011/03/30/6289698.aspx