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Gerenciamento de conteúdo (parte 1)

Opa galera, após uma (extensa) ausendia da minha parte no blog, estamos de volta em ação!

Ultimamente estou trabalhando num pequeno projeto pessoal. Esse projeto consiste em uma biblioteca que permite juntar vários arquivos binários (imagens, sons, etc) num arquivo só, e os acessar através de um localizador.

Essa idea vem desde a época em que estava trabalhando na minha engine 2D (PaperCut). Passou por vários estágios, onde eu tentei me virar sozinho inicialmente, e depois comecei a pesquisar técnicas mais avançadas para a criação do tal sistema. Este post inicia uma série que vai retratar essa experiência e passar algumas ideas e dicas de como fazer um sistema assim.. Iremos começar bem simples, e depois ir elaborando por algumas técnicas e ideas eficientes até chegar num sistema avançado de gerenciamento de conteúdo para games.

Vamos começar?

Todo jogo hoje em dia tem algum tipo de sistema de gerenciamento de conteúdo (content ou assets). Esse gerenciador é responsável por gerenciar a leitura dos dados de arquivos (seja a cada abertura de fase, ou load-on-demand), liberação dessa memória quando os dados não são mais necessários, fazer cache e muitos até mesmo streaming. Todos eles incluem também algum sistema de empacotamento dos arquivos de dados do jogo. Alguns usam bibliotecas como zlib, e outros tem formatos complexos (MPQ da Blizzard, por exemplo). Vamos começar pelo sistema de empacotamento (e um bem simples).

O mais simples possivel que podemos fazer é (lol) simples. Basicamente, criamos um arquivo binário que vai conter algumas informações sobre os arquivos que ele contém, e esses arquivos copiados na integra em ordem. Os cabeçalhos de tal arquivo seria algo do genero:

( NOTA: neste artigo em específico nao estou utilizando POO por razões de simplicidade. Porém exemplos mais avançados quando começar a ficar mais complexo serão sim, orientados a objeto)


// cabeçalho do arquivo binario
struct PackHeader
{
   dword version; // guarda a versao do software de empacotamento
   dword numFiles; // numero de arquivos empacotados
};

// cabeçalho q define cada arquivo interno
struct PackFileEntry
{
   dword offset; // offset para o começo do arquivo interno
   dword size; // tamanho do arquivo interno
};

Mais simples impossivel haha. Inclui apenas o minimo de dados necessários: o numero de versao da biblioteca (sempre importante pois ao voce precisar alterar o formato do arquivo binario, pode facilmente manter retro-compatibilidade com outras versoes) e o número de arquivos empacotados.

Para criar o empacotador deste formato, nada mais simples:


dword packFile(FILE *outFile, string &inFileName)
{
   byte buffer[8192];
   dword bytes, size = 0;
   FILE *inFile = fopen(inFileName.c_str(), "rb");

   // copia conteudo de arquivo requesitado para dentro do pack
   while( !feof(outFile) )
   {
      bytes = (dword)fread(buffer, sizeof(byte), 8192, inFile);
      fwrite(buffer, sizeof(byte), 8192, outFile);
      size += bytes;
   }
   return size;
}
void packFiles( string &pack, vector<string> &files )
{
   // abre arquivo
   FILE *outFile = fopen(pack.c_str(), "wb");
   // cria cabeçalhos
   PackHeader header;
   header.version = 0x0001; // versao 1
   header.numFiles = files.count();
   PackFileEntry *entries = new PackFileEntry[header.numFiles];

   // escreve cabeçalhos
   fwrite(&header, sizeof(PackHeader), 1, outFile);
   fwrite(entries, sizeof(PackFileEntry), header.numFiles, outFile);

   // calcula o offset inicial para o primeiro arquivo
   dword currentOffset = sizeof(PackHeader) + (sizeof(PackFileEntry) * header.numFiles);

   // itera arquivos a incluir
   int i = 0;
   vector<string>::iterator it;
   vector<string>::iterator itEnd = files.end();
   for ( it = files.begin(); it != itEnd; ++it )
   {
      // seta o offset deste arquivo
      entries[i].offset = currentOffset;
      // empacota arquivo (seta tamanho)
      entries[i].size = packFile(outFile, *it);
      // atualiza offset
      currentOffset += entries[i].size;
   }

   // escreve de novo os cabeçalhos das imagens, pois eles foram atualizados com os offsets
   fseek(outFile, sizeof(PackHeader)+(sizeof(PackFileEntry*header.numFiles)), SEEK_SET);
   fwrite(entries, sizeof(PackFileEntry), header.numFiles, outFile);
}

// exemplo de uso
int main ( int argc, char **argv )
{
   vector<string> files;
   files.push_back("arquivo1.bmp");
   files.push_back("arquivo2.bmp");
   files.push_back("arquivo3.bmp");

   packFiles("arquivo.pck", files);
}

Com esse simples código criamos um arquivo binário (ao qual dei a extensao de pck, para Pack), que inclui os tres arquivos definidos no código. Sim mas , como os acessar agora? Todo sistema de empacotamento tem alguma forma de identificar e recuperar os arquivos empacotados. Geralmente usa-se uma string com o nome e caminho do arquivo, mas como estamos falando de algo extremamente simples, iremos usar identificadores numéricos. Tá mas, nao defini em nenhum lugar no código esses identificadores. Bom, neste exemplo, o identificador do arquivo é o número de ordem (com base 0 – zero), em que ele foi incluido. Então, o arquivo1.bmp teria identificador 0, o arquivo2.bmp seria 1 e por aí vai (como disse, extremamente simples). Vamos olhar rapidamente o código de recuperação dos arquivos.


byte *unpack(FILE *pack, dword id)
{
   // vai para posição do cebeçalho correta
   fseek(pack, sizeof(PackHeader) + (sizeof(PackFileEntry)*id), SEEK_SET);

   // le cabeçalho
   PackFileEntry entry;
   fread(&entry, sizeof(PackFileEntry), 1, pack);

   // cria buffer de leitura
   byte *buffer = new byte[entry.size];

   // vai para posição do arquivo interno
   fseek(pack, entry.offset, SEEK_SET);
   fread(buffer, sizeof(byte), entry.size, pack);

   // retorna buffer
   return buffer;
}

// exemplo de uso
int main ( int argc, char **argv )
{
   FILE *file = fopen("arquivo.pck", "rb");
   byte *bmp2 = unpack(file, 1);

   // faz algo com o bmp2
   algo(bmp2);

   // deleta
   delete[] bmp2;
}

De novo extremamente simples. Este sistema integra muito bem com o meu antigo post sobre leitura de surfaces SDL a partir de dados na memória.

Claro que este sistema nao inclui nada demais, e nao é sequer prático. Porém, a partir do próximo post, irei evoluir a idea exemplificada aqui até chegarmos num sistema prático, útil, flexivel que irá incluir coisas como encriptação e compactação, streaming, caching, etc.

Então crianças, não percam o próximo episódio!

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