UrhoSharp’a Giriş

Herkese Merhaba,

Bu yazımda 29 Eylül 2017 Cuma akşamı Yiğit Özaksüt  ve Cihan Yakar ile gerçekleştirdiğimiz Xamarin Istanbul Development Meetup etkinliğinde anlattığım UrhoSharp’tan bahsedeceğim.

Meetup’taki sunumumu şuradan indirebilirsiniz.

Şimdi UrhoSharp konusuna gelelim. UrhoSharp, Urho3D adıyla hayata geçmiş ve başarılı bir 3D grafik ve oyun motoru olan Cross-Platform çalışabilen ve C++ API’a sahip projenin, tam olarak Xamarin ve diğer Microsoft ortamlarında çalışabilecek C# / .NET wrappers ile yeniden yazılmış halidir.

3D konusuna daha önceden hiç bulaşmamış olanlar için öncelikle UrhoSharp’ı kullanırken fazlaca kullanacağımız birkaç  terimden bahsetmek istiyorum.

• Vertex / Vertices
• VertexBuffer
• Geometry
• Model
• Material
• StaticModel
• Node
• Light
• Camera
• Scene

Bunların neler olduğundan bahsedelim. Boş uzaydaki tek bir noktayı düşünün, bu noktayı UrhoSharp’ta tanımlamak için kullandığımız nesne Vertex ama kendisini tam olarak bu isim ile değil de VertexBuffer nesnesi içine tanımlanmış public structure’lar olarak göreceğiz. Birazdan detaya ineceğim ama öncesinde, boş uzaydaki bu noktanın (yani Vertex in) sahip olduğu özelliklerden bahsetmek istiyorum. Hepinizin tahmin edeceği üzere olmazsa olmaz ilk özellik bu Vertex‘in uzaydaki koordinatı (Position). Bu özelliği UrhoSharp içerisinde yine bolca kullanacak olduğumuz Vector3 nesnesi ile belirtiyoruz. Bu Vector3 nesnesi bizden x, y ve z koordinatlarını isteyen constructure’a sahiptir. Mesela basit bir Vector3 nesnesini şu şekilde tanımlayabilirsiniz:

var coordinate = new Vector3(0,0,0);

(Bu kod ile 3D uzayda, tam orijinde duran,  x, y ve z değerleri 0 olan bir Vector3 tanımlamış olduk)

Vertex‘ in önemli 3 diğer özelliği daha vardır:

1. Normal: Vertex’in bulunduğu yüzeye dik olan vektördür. Bu özellik öncelikle bize ışık ile etkileşime girme konusunda çok fayda sağlayacak.
2. Color: Vertex in sahip olacağı renk.
3. Texture: Vertex in bulunduğu yüzeyi kaplayacak olan dokunun, bu vertex için olan 2 boyutlu koordinatıdır. Vector2 ile tanımlıyor olacağız.

Boş uzayda tanımadığımız bu noktaları, bir araya getirmek için kullanacağımız nesnemiz ise VertexBuffer olacaktır. Yukarıda söylediğim gibi Vertex UrhoSharp’ta programatik olarak birşeyler çizebilmemiz için gerekli olan en küçük parça ama onu bu isimle görmeyeceğiz demiştim. İşte ilgili özellikleri ile bu vertex’i, VertexBuffer altındaki public structure’lar ile şu şekilde tanımlayabilirsiniz:

var VertexBuffer.PositionNormal = new VertexBuffer.PositionNormal {…}

var VertexBuffer.PositionNormalColor = new VertexBuffer.PositionNormalColor {…}

var VertexBuffer.PositionNormalColorTextcoord = new VertexBuffer.PositionNormalColorTextcoord {…}

Position özelliği dışında, diğer özelliklerini boş geçerek bir Vertex tanımlaması yapabilirsiniz. Bir de çokça duyacağınız Vertices adından bahsedeyim. Bu aslında birden fazla Vertex için duyacağınız isimdir yani bir üçgen oluşturmak için 3 adet Vertex tanımladınız diyelim, bu arkadaşları hep beraber çağırmak için Vertices adını kullanacaksınız, bilginiz olsun.

Peki, devam edelim. Noktaları oluşturdunuz ve VertexBuffer içinde bunları topladınız, bu noktaların ne şekilde birleşeceklerini nasıl söylüyoruz?

Geometry: Bu sınıfı aynı ismiyle UrhoSharp’ta yine çokça kullanmanız gerekecek. Geometry, bir veya birden fazla VertexBuffer nesnesinin ne şekilde birleşeceklerini ve nasıl yorumlanacaklarını söylemek için kullanacağımız bir nesnedir.

Vertices hazır, VertexBuffer’lar hazır, Geometry ‘er hazır. Tüm bunlardan sonra bu Geometry nesnelerini bir araya getirip bir görsel tanımlama işine bizi yaklaştıran önemli sınıflardan biri ise Model sınıfı olacak. Model sınıfı ile bir veya birden çok geometry objesini bir araya getirip bir model yaratmış olacağız. Bunu projemize önceden tanımlanmış haliyle, “.mdl” uzantılı dosya olarak ekleyebiliriz ya da programatik olarak bunu başarabiliriz.

Material: Oluşturduğumuz bu model nesnesinin, 3 boyutlu görselliği ile alakalı bileşenlerini Material nesnesi ile tanımlıyoruz. İstersek sadece bir renk verebiliriz (ki bu durumda Vertex’i tanımlarken verdiğimiz Color değerlerini ezmiş oluruz, ama ezmemenin de yolları var tabii.) istersek de bir bitmap vb şekilde yüzeyi kaplayacak olduğumuz dokuyu verebiliriz.

Bu Model  ve Material nesnelerini biraraya getirip, nihai bir görsellik sağlamak için kullancağımız sınıf ise StaticModel component’i olacaktır. Hazır Component demişken, hemen ondan da kısaca bahsedelim. Component nesnesi ile artık hali hazırda olan modelimizi hayata geçirebiliyoruz. Hayata geçirmekten kastım, öylece duran modellerimize, eklediğimiz Component’ler sayesinde, ses yaymalarını, fizik kurallarından etkilenmelerini ve birbirleri ile etkileşime geçmeleri gibi birçok özelliği vermek.

Peki artık modellerimiz hazır, belli componentler ile belli özellikler de aldılar peki bunları ekranda nasıl gösteriyor olacağız?

Son 3 önemli terimden bahsetmek istiyorum,

1. Camera: 3D ekranımızda Camera nesnesi kendi görüş alanında kalan herşeyi bize gösteriyor olacak. Camera objesininde tabii ki, uzayda bir Position‘ı ışık yayma şekli ve bir görüş alanı olacaktır. Bu görüş alanını FOV (Field Of View) dediğimiz özelliği ile belirteceğiz. (Default hali 45 derecedir.)
2. Light: UrhoSharp’ ta 3 tip ışık var. Bu ışıkları sahnemizi aydınlatmak ve tüm objelerimizin ne şekilde görüneceğini belirlemek için kullanıyoruz. Tam burada şunu söylemek isterim ki 3D Grafikte Curve (eğri) yüzey diye bir tanım yoktur aslında. Eğim olarak gördüğümüz şey, ışığın geliş şekli ve o yüzeyi oluşturan Vertices’in Normal vektörleri ile yaptıkları açıların etkileşiminden başka bir şey değildir.
   1. Directional: Belli bir yönden gelen ve o doğrultuda ilerleyen sonsuz ışındır. Güneş ışını gibi düşünebilirsiniz.
   2. Point: Belli bir noktadan gelen ve tüm doğrultularda yayılan ışındır. Bir ampulün yaydığı ışın olarak düşünebilirsiniz.
   3. Spot: Belli bir noktadan gelen ve belli bir doğrultuda görülecek ışındır. El feneri gibi düşünebilirsiniz.
3. Scene: Tüm modellerimiz ve kamera ile ışık sayesinde oluşturduğumuz sahneyi temsil etmektedir.

Bu kadar fazla terimden bahsettikten sonra örnek yapmadan olmayacaktır tabii ki. Bir sonraki yazımda, tüm anlattıklarımı içeren, güzel örnekler ile karşınızda olacağım. O zamana kadar, bu terimleri sindirmenizi, UrhoSharp ile ilgili bulduğunuz yazıları okumanızı öneririm. Birkaç yardımcı link vermek isterim:

• Xamarin.com da buradaki linkten başlayarak ilgili tüm UrhoSharp yazılarını okumanızı öneririm. UrhoSharp’ı Xamarin.Forms ile kullanabileceğimiz gibi, tabii ki Xamarin.iOS yada Xamarin.Android ile de kullanabiliriz. Hatta Xamarin dışındaki diğer Microsoft yazılım platformalarında da rahatça kullanabilirsiniz. En nihayetinde başarılı bir  C++ API ile yazılmış kütüphanenin C# ve .NET wrapper ile devşirilmiş halini kullanıyorsunuz.
• Bu temelleri anlamadan biraz sert kaçar ama, geçenlerde Charles Petzold abimizin yaptığı webiner ı izlemenin de ilerideki aşamalarda faydası olacaktır. Kendisi kod ile mobiusstrip yaptı, izlemeye kesinlikle değer.