view presen/osc2010.html @ 4:19623b8a4144

change scenario
author Ryoma SHINYA <shinya@firefly.cr.ie.u-ryukyu.ac.jp>
date Sat, 02 Oct 2010 01:09:44 +0900
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<title>2010-10-02 (土)   シーングラフとPS3 を使ったゲームプログラミング</title>
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<div id="controls"><!-- DO NOT EDIT --></div>
<div id="currentSlide"><!-- DO NOT EDIT --></div>
<div id="header"></div>
<div id="footer">
<h1>2010-10-02 (土)   シーングラフとPS3 を使ったゲームプログラミング</h1>
<h2></h2>
</div>
</div>

<ol class="xoxo presentation">

</li>
<li class="slide">
<h1>シーングラフとPS3 を使った <br> ゲームプログラミング</h1>
<p><pre>   Cerium Task Manager<br>
   Blender / SceneGraph<br>
</pre>
</li>
<li class="slide">
<h1>構成案</h1>
<font size="4">
<p>構成案と言っても、ほぼ去年のやつの改変</p>
<ul>
<li>ゲームの作り方</li>
<ol>
<li>ゲームとはモデルのレンダリングと操作!</li>
<li>うちはレンダリングエンジン自作! ネットワーク通信プロトコルも自作!</li>
</ol>
<li>モデリング : Blender</li>
<ol>
<li>モデルの作り方</li>
<li>モデル -> XML 変換</li>
</ol>
<li>レンダリング: Cerium</li>
<ol>
<li>レンダリングの実装</li>
<li>Ceriumの話 (PS3, タスクマネージャー)</li>
</ol>
<li>ネットワーク: Linda</ll>
<ol>
<li>Lindaの話</li>
<li>お魚の例題</li>
</ol>
</ul>
</font>
</li>

<div class="slide">
<h1>発表概要</h1>
<p>PS3 ゲーム開発用フレームワーク <span class="text-maroon">Cerium</span> の紹介.</p>
<p>Linda...</p>
</div>

<div class="slide" id="id17">
<h1>Cerium を用いたゲーム開発</h1>
<div align="center" class="align-center"><img alt="images/cerium_game.jpg" class="align-center" src="images/cerium_game.jpg" style="width: 450px;" /></div>
<div align="center">
  SuperDandy3D
</div><ul class="simple">
<li>3D シューティングゲーム</li>
<li>Cerium を用いて学生が作成</li>
<li>ジョイスティックやキーボードでの操作が可能<ul>
<li>SDL を用いて入力値を取得している</li>
</ul>
</li>
</ul>
</div>


<!-- section:Blender -->
<li class="slide">
<h1>3Dモデル</h1>
<p>ポリゴン: 3つの座標によって表現される三角平面.</p>
<p>テクスチャ: ポリゴンに貼られた2Dの画像</p>
<p>3D オブジェクト: ポリゴンが集まってできた一つのブジェクト</p>
<img src=""/>
</li>
<li class="slide">
<h1>3Dモデルの作成</h1>
<p>Blender: フリーの高機能なモデリングツール</p>

<img src=""/>
</li>

<div class="slide">
<h1>モデルをCeriumに読ませる.</h1>
<img src="photo/cerium_sg_tree.jpg" alt="sg" >
<p>3Dオブジェクトの作成 Blender. 生成したオブジェクトをXMLに変換.</p>
<p>Ceriumでは, オブジェクトをSceneGraphと呼ばれるツリー構造で保持.</p>
</div>

<!-- section:Cerium -->

<li class="slide">
<h1>Cellとは</h1>

<big>Cell</big>とはソニー、東芝、IBM社の3社が共同開発したマイクロプロセッサ<br><br>
Cellは1基の制御系のプロセッサコア<u>PPE</u>と、8基の演算系プロセッサコア<u>SPE</u>で構成される(Ceriumで扱えるSPEの数は6基)。
PPEよりもSPEが高速なので、1SPE 上で実行するだけでも意味がある。
それぞれ高速なバスで接続されている<br><br>

<table height="100%" width="100%" border="0">
<tr><td align="center" valign="middle">
<img src="gazo/cell1.png" style="width: 40%%"></td></tr>
</table>

<!--<img src="gazo/cell1.png" style="width: 45%%"><br>-->
</li>

<div class="slide">
<h1>Ceriumとは</h1>
<big>Cerium</big>とは当研究室で開発したゲーム開発用フレームワークである<br><br>

<u>Task Manager</u><br>
 タスクと呼ばれる分割されたプログラムを管理する<br>

<u>Scene Graph</u><br>
 ゲーム中のオブジェクトの振る舞いや、ルールを管理する。

<u>Rendering Engine</u><br>
 Cerium独自に開発した描画用のエンジン

<br><br>
の3つの要素から構成される。<br><br>
Ceriumは PS3/Cell、linux, macosx 上で動作する。

</div>

<div class="slide">
<h1>Rendering Engineの構成</h1>
<p class="ex2">Rendering Engineは主に3つのタスクから構成されている</p>

<u>CreatePolygonタスク</u><br>
 モデリングデータからポリゴンを生成するタスク<br>
<u>CreateSpanタスク</u><br>
 生成されたポリゴンを水平な直線(Span)に分割するタスク<br>
<u>DrawSpanタスク</u><br>
 Spanのデータを元に、画面に描画するタスク<br>

</div>

<div class="slide">
<h1>Rendering Engineの流れ</h1>

<img src="gazo/rendering1.png" style="display:block; width: 60%; margin: auto;">

<u><big>CreatePolygon</big></u>:<br>
SceneGraph をもとに回転や並行移動したポリゴンを、モデルデータから生成するタスク<br>
ポリゴンは三角形である<br>
回転や平行移動はSceneGraphが持っている変換行列を用いる
</div>

<div class="slide">
<h1>Rendering Engineの流れ</h1>

<img src="gazo/rendering2.png" style="display:block; width: 60%; margin: auto;">

<div style="float: left; width: 50%;"><u><big>CreateSpan</big></u>:<br>
三角形のポリゴンを線に分割するタスク。
生成されたポリゴンを水平な直線(Span)の集合へと分割する<br>
Spanとは1ドット単位で分割された線
</div>

<img src="gazo/span2.png" style="display:block; width: 38%; float: right; margin-top:5%">


</div>

<div class="slide">
<h1>Rendering Engineの流れ</h1>
<br>
<img src="gazo/rendering3.png" style="display:block; width: 65%; margin: auto;">

<u><big>DrawSpan</big></u>:<br>
Spanを画面へ描画するタスク<br>
Spanを1Dotずつ見ていき、対応する画面の1Dotに色をつける<br>
色はSpanに対応する画像の色をみて決める
</div>

<li class="slide">
<h1>SceneGraph</h1>
<img src="photo/cerium_sg_tree.jpg" alt="sg" >
<p>Blenderで生成した3Dモデルを独自のXML形式で出力.</p>
<p></p>
<p>SceneGraph の各ノードには <font color="red">MoveTask, Collision Task</font> がある.</p>
</pre>
</li>

<li class="slide">
<h1>SceneGraph と Rendering Engine</h1>
<p><pre>      SceneGraph -> SceneGraph<br>
      SceneGraph -> Polygon<br>
      Polygon -> Span Pack<br>
      Span Pack を Texture を使って Rendering<br>
      これらを大きく並列に実行する<br>
      Rendering は細かく並列に実行する<br>
</pre>
</li>
<li class="slide">
<h1>SceneGraph と Rendering Engine</h1>
<p>1 dot 1 dot SPUが書いていく<br>
<p><td><img src="photo/rendering.png" alt="rendering" ></td><br>
<p></li>
<li class="slide">
<h1>Rendering Task</h1>
SG2PP<br>
<ul><li>        SceneGraph を操作後、ポリゴンに変換し PolygonPack (ポリゴンの集合)を生成する
</li>
PP2SP<br>
<li>    ポリゴンの中から、Span (ポリゴン内にあるx軸に水平な線分) を抽出し、 SpanPack (Span の集合)を生成する
</li>
DrawSpan<br>
<li>    Span を使って 1 ラインずつ FrameBuffer に描画していく
</li>
<p></ul>
</li>

<li class="slide">
<h1>PlayStation3 と Cell</h1>
<p>
<ul>
  <li>Video Chip を 操作することができないので、SPEを用いてレンダリングしている。</li><br>
  <li>しかし現在、新型PlayStation3は開発用に使うことができない。</li><br>
  <li>PlayStation3 のファームウェアアップデートによって、公式でPS3Linuxをサポートしなくなった。</li><br>
などの問題が起きている。
</ul>
</p>
</li>

<li class="slide">
<h1>Cell Architecture</h1>
<center>
<img width="500", height="300", src="photo/Cell-main2.png" alt="pipeline" height="200"><br>
</center>
<br>
<ul>
<ul>
  <li>Linux 側から使える SPE は <font color="red">6</font> 個</li><br>
  <li>SPE は <font color="red">256KB</font> の Local Store (LS) </li><br>
  <li>SPE からメインメモリへ直接アクセスできない (DMAを使う)</li><br>
  <li>SPE は 128 ビットレジスタを 128 個持っている</li><br>
</ul>
</ul>
</li>

<li class="slide">
<h1>並列性</h1>
<p>並列度を維持するには</p>
<ul>
  <li><font color="blue">データ並列</font></li>
  <li><font color="blue">パイプライン</font></li><br>
</ul>
の2つを考慮しなければならない。
</li>

<li class="slide">
<h1>階層的並列プログラミング</h1>
<ul>
  <li><font color="red">Row Level</font> での並列性</li>
  <ul>
    <li>Vector (データ並列)</li>
    <li>Streaming (パイプライン)</li>
  </ul>
<br>
  <li><font color="red">SPE Level</font> での並列性</li>
  <p>データの読み込み、実行、書き込みのパイプライン</p>
<br>
  <li><font color="red">High Level</font> での並列性</li>
  <ul>
    <li>Rendering</li>
    <li>SceneGraph</li>
  </ul>
</ul>
</li>

<li class="slide">
<h1> データ読み込み、 実行、データ書込 </h1>
<center>
<img width="1000", height="500", src="photo/pipeline.jpg" alt="pipeline" height="300">
<br><br>
パイプラインバッファはいくつ?
</center>
</li>

<li class="slide">
<h1>Cerium Task Manager</h1>
<p></p>
<ul>
  <li>Open/GL Mesa に Cell driver を書いたが、メインメモリに依存しすぎていたため、動作が遅くなってしまった。</li>
  <li>Task base で書く必要がある。</li>
  <li>Video Chip が公開されていないので、Rendering Engine も用意すべき</li>
  <li>SPE の Local Store は 256KB なので、コードの管理も必要</li>
</ul>
<br>
このような経緯で、Cell Task Manager を作成することになった。
</li>

<li class="slide">
<h1>Cerium Task Manager の特徴</h1>

<pre>       PPU/SPUで、Task の互換性がある<br>
          SPU上の最適化は当面禁止<br>
       OS X 上でも動く<br>
          コードのデバッグはOS X 上でやる<br>
          並列化とチューニングだけPS3上で行なう<br>
       SPU上のメモリをCode と Data を Hash とメモリリストで管理する<br>
       SPUに入り切らない巨大なTaskでも実行できる<br>
</pre>
</li>

<li class="slide">
<h1>ゲームとは、</h1>
<p><pre>       SceneGraph を<br>
         MoveTask<br>
         CollsionTask<br>
      で書き換えていく<br>
         MoveTask, CollsionTask は、ステートパターンで<br>
         入れ換えられる<br>
</pre>
これで、すべて書ける。<br>
<p></li>
<li class="slide">
<h1>つまり、</h1>
<pre>    SceneGraph の構築<br>
    MoveTask<br>
    CollsionTask<br>
</pre>
だけを書けば、あとは、Cell が自動的に並列に実行してくれる<br>
<p></li>

<li class="slide">
<h1>並列アーキテクチャは並列でないと...</h1>
特に、Cell/PS3 は、SPUで実行しないとだめ<br>
<pre>     既存のプログラミングでは、まったく歯が立たない<br>
</pre>
トリビアルなプログラムでも、並列にする必要がある<br>
<p></li>
<li class="slide">
<h1>やってはいけないこと</h1>
<pre>      最初に大量のTaskをすべて作る<br>
      Task が自分でデータを拾って来る<br>
      Task 同士が、同期を行なう<br>
</pre>
</li>

<!-- section:Linda -->

<li class="slide">
<h1>Demo</h1>
<pre>      相互制約が非常に大きい物理シミュレーションの例<br>
      非ホロノミック系なので、単純な積分では力学を決定できない<br>
      SPU上で、すべての要素を同時に計算する必要がある<br>
          (あまり並列計算向きではない...ベクトル向き)<br>
</pre>
(地味です...)<br>
<p>
</li>

<li class="slide">
<h1>まとめ</h1>
Blender/Linux/Cerium を用いたオープンソースなゲームフレームワーク<br>
<p>SceneGraphを作れば、move/collision を記述するだけで並列に実行される<br>
<p>ソフトウェアレンダリングなんで、なんでも自分で書ける<br>
<p>
</li>

<li class="slide">
<h1>今後の課題</h1>
</li>