Ce programme est sous licence Creative Commons 2.0 BY

Après mes épreuves de fin d'année j'ai eu beaucoup de temps libre, j'ai donc fait un moteur graphique et physique en 3D en langage C à l'aide des librairies Monochrome Lib pour les fonctions graphiques et usefull pour l'affichage de la fréquence d'image.



Pour le moteur graphique, le programme projette d'abord chaque point de l'espace sur l'écran de la caméra, puis il trie et dessine chaque triangle déterminés comme visible parmi une liste de triangles. La couleur de ces triangles est déterminée grâce au produit de la couleur de base du triangle par un coefficient calculé à l'aide du produit scalaire entre le vecteur normal du triangle et le vecteur directeur des rayons lumineux.
Un premier filtre met d'abord de coté chaque triangle qui ont leurs points affichés dans l'ordre horaire afin de garder que les triangles qui ont leurs points affichés dans le sens antihoraire pour ainsi faire ce qui est appelé "back face culling". Ce simple filtre permet dans la plupart des cas de réduire de moitié le nombre de triangles affichés. Néanmoins, chaque triangle de l'objet 3D affiché ici sont dirigés dans le bon sens donc aucun triangle n'est mis de coté avec ce filtre. Ce filtre peut se révéler très utiles pour les formes convexes (caractéristique présente pour la plupart des solides étudiés en primaire) car il permet à lui seul d'afficher correctement le solide en question.
Le second filtre permet de mettre de coté les triangles qui sont entièrement derrière la caméra afin d'éviter d'afficher des triangles qui ne sont pas censé être affichés. Si on n'applique pas ce filtre, les triangles derrière la caméra seront affiché comme s'ils étaient devant mais à l'envers.

Les triangles restants sont ensuite triés en fonction de leur distance par rapport à au plan passant par l'écran de la caméra. Ce tri n'est pas très utile dans ce cas mais il permet d'avoir un rendu à peu près correct lorsqu'il faut afficher plusieurs solides. Afin d'avoir un rendu parfait, il faudrait comparer les distances pour chaque pixel de l'écran, ce qui est bien trop couteux au niveau des performances pour 8192 pixels. C'est typiquement ce genre d'opérations pour lequel une carte graphique se révèle utile car elle peut réaliser des milliers voire des millions de taches en parallèle.
Il reste néanmoins deux cas de triangles qui peut poser soucis.

Le premier cas qui pose problème est si le triangle est à moitié devant la caméra.
En effet un ou deux points de ce dernier seront positionnés correctement tandis que le ou les autres points seront affichés à l'envers, créant ainsi une forme incohérente. En réalité, seulement une partie de la surface de ce triangle est devant le plan qui représente l'écran de la caméra. Il faut donc découper cette partie en un ou deux triangles (un si deux points sont derrières et deux si un unique point est derrière). Les sommets des triangles qui forment le découpage sont ensuite projeté sur l'écran de la caméra.
Les second cas qui pose problème est si les sommets du triangles projetés sur l'écran de la caméra sortent de l'écran de la calculatrice. Ceci ne pose pas vraiment problème d'un point de vue visuel mais peut grandement affecter les performances. Un algorithme de découpage est utilisé pour découper le triangle en plusieurs triangles qui sont eux bien dans l'écran de la calculatrice.

Étant donné que la seule forme géométrique dessinée est le triangle, il est donc plus logique d'utiliser un algorithme de rastérisation spécifique à ces derniers qui est environ quatre fois plus rapide que les fonctions classiques pour dessiner n'importe quel polygone. J'ai donc fait une fonction spécifique à l'affichage des triangles ainsi qu'une fonction modifiée de celle pour tracer des lignes horizontales de Monochrome lib afin d'afficher 5 demi-teintes (à l'aide de tramage) au lieu de 3. J'ai également fait une fonction pour afficher 256 demi-teintes sur une ligne horizontale, elle est malheureusement 6 fois plus lente que l'autre fonction car elle calcule la couleur pixel par pixel au lieu de modifier les octets de la mémoire visuelle comme pour l'autre.


Au niveau du moteur physique, une fonction permet de d'appliquer un déplacement à un point à l'aide d'un vecteur de mouvement. Cette fonction vérifie aussi si le segment formé par le point d'arrivée et le point de départ coupe un triangle. Si c'est le cas, le point d'intersection remplace le point d'arrivée et le mouvement est corrigé afin de suivre la géométrie du triangle (sorte de glissade). La fonction est d'ailleurs à nouveau appelée afin de vérifier si ce nouveau mouvement coupe un autre triangle. La fonction renvoie enfin une valeur si aucun triangle n'est coupé ou si la correction annule complètement le vecteur de mouvement. Cette correction est aussi accumulée pour chaque intersection afin d'appliquer cette dernière au vecteur vélocité du point.
Pour l'instant, il n'y a que deux forces appliquées sur le système: le poids et la réaction normale de la surface des triangles. Il faudrait donc encore gérer la friction ainsi que d'éventuels déplacements pour un futur jeu.



Ce programme est plus une démo qu'autre chose, mais la caméra peut être tournée à l'aide des flèches directionnelles et le système peut être remis dans son état initial à l'aide de la touche 0 du pavé numérique. Enfin, la touche EXIT peut être pressée pour quitter l'application.

C'est le premier programme en C que je publie sur planet-casio et il est uniquement compatible pour les calculatrices au processeur SH3. Si vous avez des retours à faire vis à vis de la forme je suis toute ouïe et si vous avez des idées de jeu utilisant l'aspect graphique et physique du programme mais que vous ne pouvez ou ne souhaitez pas réaliser, je suis aussi à l'écoute.
Je publierai plus tard les fichiers sources du programme, en attendant, si vous avez des questions vis à vis des algorithmes mis en application, je suis à votre disposition.
Je prévois à un certain point dans le projet d'en faire un portage pour la PRIZM ainsi que la GRAPH 90+E quand j'aurai réussi à installer les fichiers nécessaires.


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Je souhaiterais également intégrer un support pour du multijoueur à l'aide du câble à trois broches. Si vous avez de la documentation à propos de cet aspect de la calculatrice, je souhaiterais bien que vous m'en fassiez part.