SkyXEngine.h

/***********************************************************
Copyright © Vitaliy Buturlin, Evgeny Danilovich, 2017, 2018
See the license in LICENSE
***********************************************************/

/*! 
\file
Заголовочный файл движка SkyXEngine, подключает все необходимые библиотеки
*/

/*!
\mainpage Документация SkyXEngine
Это документация API (интерфейса программирования приложения) 3D движка real-time рендера SkyXEngine. \n
Для того чтобы понять что такое SkyXEngine рекомендуем Вам ознакомится с \ref info_engine "кратким описанием движка". \n
Также было бы крайне полезным узнать \ref general_info_libs "об организации библиотек". \n
Дальнейшее ознакомление с движком SkyXEngine можно по <a href="./modules.html">документации, которая представлена модулями/подмодулями</a>.
*/

/*! \page info_engine Информация о движке SkyXEngine
\tableofcontents
\section ie_common Общее
\b SkyXEngine - движок для создания 3D игр с real-time рендером, использует технологии DirectX 9. \n
<small>Сразу уточнение, DirectX 9 мы используем в связи с личными предпочтениями, так как на наш взгляд эта технология является одной из лучших, хоть и считается устаревшей. 
Все новое это забытое старое)) И как нам кажется ... нет ничего такого, чего нельзя было бы сделать на DirectX 9, но что можно сделать на другом GAPI, для создания игр любого жанра с real-time рендером.
Но это только точка зрения нашей команды и она может быть ошибочная. Однако в планах есть расширение поддерживаемых GAPI.</small>

<b>Формирование уровня</b> осуществляется посредством:
 - загрузки статических моделей формата dse, с их автоматическим разбиением на "куски рендера" как quad или octo дерево, возможны сохранение/загрузка в бинарный файл всей геометрии уровня
 - генерации растительности по маске, возможны 2 вида: трава (чем дальше тем меньше размер объекта) и деревья (с возможностью загрузки лодов), возможны возможны сохранение/загрузка в бинарный файл всей растительности уровня. Ручная расстановка расстительности поддерживается. Редактирование поддерживается.

<b>Освещение</b> представлено 3 видами источников света (опционально поддерживается генерация теней от каждого исчтоника света):
 - глобальный (солнце), тени - PSSM
 - локальный - точечный, тени - Cube Shadow Mapping
 - локальный - направленный, тени - Shadow Mapping. 

HDR эффект присутсвует.

<b>Система материалов</b> pbr, то есть построенная на физичеки корретных, но апроксимированных вычислениях. \n
Для формирования данных для освещения используется техника Deferred shading, что позволяет обрабатывать неограниченное количество источников света. \n
Поддерживаются отражения 2 видов:
 - плоские (планарные)
 - объемные (кубические). 

Поддерживается до 3 полупрозрачных поверхностей в кадре (пока только тестовый режим, в планах улучшения качества). \n
Поддерживаемые эффекты поверхностей:
 - микрорельеф
 - микрорельеф по маске (до 4 текстур)
 - детальность
 - детальность по маске (до 4 текстур)
 - комбинированный микрорельеф с детальностью по маске (до 4 текстур)
 - альфа тест
 - просвечиваемость (для освещения тонких поверхностей, к примеру листвы и травы).

 Вся система материалов является открытой и практически любой функционал системы доступен для собственной интерпретации, посредством шейдеров. Имеется встроенный набор данных.\n
 Поддерживаются различные пользовательские данные которые интерпретируются только создающим материалы.
 Настрока физического материала доступна.

<b>Постпроцесс</b> состоит из эффектов:
 - черно-белое изображение
 - эффект сепия
 - коррекция изображения
 - рендер солнца
 - bloom
 - lens flare, эффект восприятия яркого света линзами
 - depth of field, глубина резкости
 - linear fog, линейный туман
 - space screen ambient occulusion, глобальное освещение (точнее затенение) в пространстве экрана
 - motion blur, размытие в движении
 - nfaa
 - dlaa.

<b>Декали</b> - следы от пуль, взрывов, трещины. Рисуются поверх основной геометрии.

<b>Физика</b> - для симуляции физики используется физический движок Bullet.

<b>Звуковой движок</b> поддерживает воспроизведение в пространстве и в фоне. Поддерживаемые форматы ogg, wav. Доступно создание инстансов без возможности управления.

<b>Партиклы</b> с необходимым набором логики и с многочисленными и простыми настроками.

<b>AI сетка</b> для навигации живых игровых объектов.

<b>Игровой движок</b> - основа для построения игровой логики. Предоставляет набор игровых объектов и обеспечивает их взаимодействие.

<b>Эффекты окружения</b> представлены фоновыми ambient звуками, погодой, определяемой для каждого уровня, с различными погодными эффектами.

<b>Real-time конфигурация (cvars)</b> позволяет в режиме реального времени через консоль изменять разного рода установки движка

<b>Редакторы:</b> 
 - \link level_editor SXLevelEditor - редактор уровней \endlink \n
 - \link material_editor SXMaterialEditor - редактор материалов \endlink \n
 - \link particles_editor SXParticlesEditor - редактор партиклов \endlink \n

\section dogma_engine Идеология движка
Основной технической идеей при разработке движка была идея о том что программист должен иметь контроль над объектами которыми он оперирует, НО этот контроль должен быть в меру. \n
Основной идеей предназначения служила и служит идея о том чтобы предоставляемый инструментарий мог полностью удовлетворять потребностям разработчика, без необходимости со стороны разработчика вникать в детали реализации, но чтобы этот инструментарий имел прозрачную, открытую, свободную, бесплатную лицензию, и разработчик мог спокойно податься в стихию сотворения своего мира. \n
Также главенствовал принцип разделения функционала на логические блоки (библиотеки) и после окончания разработки очередного блока он бы выносился в dll (с глаз долой). 
Однако существенным дополнением являлась идея о том что библиотеки не должны ничего значть о равнозначных себе библиотеках в общей иерархии.
К примеру \ref sxgeom "библиотека статической геометрии и растительности" ничего не знает о \ref sxmtrl "библиотеке материалов", и последняя ничего не знает о первой, однако первая использует функции из второй посредством графического ядра, а вторая осуществляется настройку материалов перед рендером первой.\n
Немаловажным моментом являлся ориентир на гибкость. К примеру  \ref sxgcore_redefinition_func "переопредляемые функции" в графическом ядре, позволяют настроить на свой лад рендер. \n
Ну и пожалуй самая главная идея заключается в полноценной возможности разработки игр с видом от первого лица, с настройкой/перестройкой "под себя" всего рендера. Также к приправе к этому мы руководствовались мыслью о том что скриптеры (коих не мало) могли бы вести разработку игры на своем (доступном им) уровне, со всеми возможностями движка.

\section struct_engine Структура движка
Весь движок состоит из \ref general_info_libs "подсистем", которые в некоторых случаях являются ядрами. \n
Иерархия подсистем:\n
\- \ref sxcore\n
\-- \ref sxgcore\n
\--- \ref sxgeom\n
\--- \ref sxanim\n
\--- \ref sxlight\n
\--- \ref sxmtrl\n
\--- \ref sxpp\n
\- \ref sxinput\n
Все библиотеки представлены файлами dll, что позволяет разделить функционал и реализацию. Также в большинстве случаев библиотеки могут быть вычленены из самого движка и могут использоваться автономно.\n
В большинстве случаев весь функционал библиотек предоставляется интерфейсом функций, а идентификация объектов числовая, по типу #ID.
Это позволяет не беспокоится о типах и о существовании объектов - об этом заботятся сами библиотеки.
*/

/*! \page std_doc Стандарт документирования
\tableofcontents
\section std_doc_common Общее
Дабы создать удобочитаемые комментрии, которые легко бы трансформировались в документацию был создан данный стандарт документирования, следование которому является обязательным.
Так как для документирования был выбран Doxygen, то все что касается документирования будет в контексте именно этой программы. \n
Для более чектого структурирования  необходимо разделять весь код на логические звенья, которые могут быть представлены модулями/подмодулями и группами как в модулях так и вне их. 

\section style_doc Стиль документирования
QT стиль документирования (!) и QT_AUTOBRIEF - короткая документация до точки в любом комментарии, а после точки идет подробное документирование если надо.\n
Возможные виды:
<pre>
//! документирование того что идет за этой строкой 
//!< документирование того что предшествовало данному комментарию
/ *! документирование того что идет за этой строкой * /
/ *!< документирование того что предшествовало данному комментарию * /
</pre>
<b>Примечание:</b> здесь и далее / * и * / комментарий без пробелов!

\section style_desc_file Описание файла (обязательно для каждого документируемого файла)
<pre>
/ *!
\\file
Описание файла
\* /
</pre>

\section style_modules Модули/подмодули
<pre>
/ *! \\defgroup имя_модуля описание модуля
\@{
\* /
... код модуля
//!\@} имя_модуля
</pre>
В случае если модуль является подмодулем другого модуля то после описания модуля необходимо добавить:
<pre>
 \\ingroup имя_модуля_которому_будет_принадлежать_данный_модуль
</pre>
Окончание модуля может быть любым удобным, но только окончание модуля должно включать в себя имя модуля для которого написан конец.

\section style_group Группа (вложенные группы не поддерживаются)
<pre>
/ *! \\name название группы, оно также будет размещено в документации
а здесь пишем описание к группе если надо
\* /
//! \@{
... все кроме классов
//! \@}
</pre>

\section style_ref Ссылки
Для лучшей навигации необходимо использовать ссылки, которые могут указывать на структурные единицы (модули/подмодули, страницы, секции) так и на код.
Пример ссылки на структурные единицы:
<pre>
Весь движок состоит из \\ref general_info_libs "подсистем".
</pre>
Или без указания имени ссылки:
<pre>
\\ref sxcore
</pre>

Пример ссылки на код:
<pre>
\#SCore_Create
</pre>

\section style_page Страницы
<pre>
/ *! \\page идентификатор_только_латиница Заголовок страницы
\\tableofcontents
Для того чтобы разделить на разделы можно использовать секции:
\\section style_page Создание страниц
\* /
</pre>

\section style_list Списки
<pre>
 \- первый элемент
 \- второй элемент
</pre>

\section style_extra Дополнительно
\\n - для новой строки \n
Также можно использовать html теги. \n
\\note - заметка  \n
\\warning - предупреждение  \n
\\todo - пометка о том что надо сделать  \n
*/

//#############################################################################

/*! \page engine_cvar Движковые квары
\tableofcontents

\section engine_cvar_naming Правила именования
Все имена кваров пишутся только в нижнем регистре, в качестве пробела используется _ (нижний пробел).
Если квар является дефолтным, относительно него буду происходит расчеты либо действия, то тогда prefix_default_cvar.
 - r_  - все, что связано с рендером непосредственно
 - cl_ - игрок управление
 - phy_ - физика
 - env_ - погода (от environment, не знаю, как сократить weather)
 - pp_ - постпроцесс
 - ai_ - ИИ
 - mtl_ - настройки материалов
 - ent_ - то, что связано  с системой объектов
 - lvl_ - то, что связано с уровнем
 - nav_ - навигация
 - snd_ - звуки
 - ed_ - для редакторов
 - pt_ - партиклы

 \section engine_cvar_camera Камера
 - \b r_default_fov дефолтный fov
 - \b r_near ближняя плоскость отсечения
 - \b r_far дальняя плоскость отсечения

\section engine_cvar_window Окно
 - \b r_win_width размер окна по горизонтали (в пикселях)
 - \b r_win_height размер окна по вертикали (в пикселях)
 - \b r_win_windowed режим рендера true - оконный, false - полноэкранный
 - \b r_final_image тип финального (выводимого в окно рендера) изображения из перечисления DS_RT
 - \b r_resize тип изменения размеров окан рендера из перечисления RENDER_RESIZE

\section engine_cvar_pp Post process
 - \b pp_ssao установка качества ssao (0 - не рисовать, 1 - среднее, 2 - хорошее, 3 - высокое)
 - \b pp_bloom рисовать ли эффект bloom (true/false)
 - \b pp_lensflare true рисовать ли эффект lens flare (true/false)
 - \b pp_lensflare_usebloom при рендере эффекта lens flare использовать ли данные от прохода эффекта bloom (true/false)
 - \b pp_dlaa рисовать ли эффект dlaa (true/false)
 - \b pp_nfaa рисовать ли эффект nfaa (true/false)
 - \b pp_fog_density коэфициент плотности тумана, чем больше тем больше все в тумане, имеет смысл [0,1]
 - \b pp_motionblur рисовать ли эффект motion blur (true/false)
 - \b pp_motionblur_coef коэфициент размытия эффекта motion blur [0.0, 1.0]

\section engine_cvar_light Свет, освещение, тени
 - \b r_pssm_4or3 для рисования глобальных теней использовать 4 сплита (true) или 3 (false)
 - \b r_pssm_shadowed отрасывает ли глобальный источник света тени (true/false)
 - \b r_pssm_quality коэфициент увеличения карты глубины для глобальных теней относительно размеров окна рендера [0.5, 2]
 - \b r_lsm_quality коэфициент увеличения карты глубины для локальных теней относительно размеров окна рендера [0.5, 2]
 - \b r_shadow_soft качество сглаживания теней (0 - без сглаживания, 1 - один проход, 2 - двойное сглаживание)
 - \b r_hdr_adapted_coef коэфициент адаптации глаза к освещению (0,1] (медленно,быстро]

 \section engine_cvar_green Растительность
 - \b r_grass_freq плотность рендера травы (0, 100]
 - \b r_green_lod0 дистанция от наблюдателя на которой заканчивается нулевой лод растительности (он же лод травы), то есть дальность отрисовки травы (0,100)
 - \b r_green_lod1 дистанция от наблюдателя на которой заканчивается первый лод растительности (50,150)
 - \b r_green_less дистанция от наблюдателя c которой начнет уменьшаться трава (0,green_lod0)

 \section engine_cvar_texfilter Фильтрация текстур 
 - \b r_texfilter_type тип фильтрации текстур, 0 - точечная, 1 - линейная, 2 - анизотропная
 - \b r_texfilter_max_anisotropy максимальное значение анизотропной фильтрации (если включена) [1,16]
 - \b r_texfilter_max_miplevel какой mip уровень текстур использовать? 0 - самый высокий, 1 - ниже на один уровень и т.д.
 - \b r_stats показывать ли статистику? 0 - нет, 1 - fps и игровое время, 2 - показать полностью

\section engine_cvar_env Окружение
  - \b env_default_rain_density коэфициент плотности дождя (0,1]
  - \b env_default_thunderbolt могут ли воспроизводится эффекты молнии?
  - \b env_weather_snd_volume громкость звуков погоды [0,1]
  - \b env_ambient_snd_volume громкость фоновых звуков на уровне [0,1]

\section engine_cvar_game Игра
  - \b g_time_run запущено ли игрвоое время?"
  - \b g_time_speed скорость/соотношение течения игрового времени

//##########################################################################

\page editors Редакторы
\link level_editor SXLevelEditor - редактор уровней \endlink \n
\link material_editor SXMaterialEditor - редактор материалов \endlink \n 
\link particles_editor SXParticlesEditor - редактор партиклов \endlink \n
*/

//#############################################################################

#ifndef __SKYXENGINE_H
#define __SKYXENGINE_H

#define SKYXENGINE_VERSION "X.0.0"

#define SKYXENGINE_VERSION4EDITORS "SkyXEngine version " ## SKYXENGINE_VERSION

#define SKYXENGINE_PREVIEW_SIZE 256

#define SKYXENGINE_PREVIEWBUF_SIZE (SKYXENGINE_PREVIEW_SIZE * SKYXENGINE_PREVIEW_SIZE * 4)

#define SKYXENGINE_RELPATH_GAMESOURCE "gamesource"
#define SKYXENGINE_RELPATH_EDITOR_CACHE "editors_cache"

#ifdef ENABLE_VLD
#include <vld.h>
#endif
#include <windows.h>
#include <ctime>
#include <gdefines.h>
#include <common/array.h>
#include <common/string.h>
#include <common/file_utils.h>
#include <fstream>

//ЗАГРУЗКА БИБЛИОТЕК
//{
#if defined(_DEBUG)
#pragma comment(lib, "sxcore_d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "sxcore.lib")
#endif
#include <core/sxcore.h>

#if defined(_DEBUG)
#pragma comment(lib, "sxinput_d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "sxinput.lib")
#endif
#include <input/sxinput.h>

#if defined(_DEBUG)
#pragma comment(lib, "sxscore_d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "sxscore.lib")
#endif
#include <score/sxscore.h>

#if defined(_DEBUG)
#pragma comment(lib, "sxgcore_d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "sxgcore.lib")
#endif
#include <gcore/sxgcore.h>

#if defined(_DEBUG)
#pragma comment(lib, "sxmtrl_d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "sxmtrl.lib")
#endif
#include <mtrl/sxmtrl.h>

#if defined(_DEBUG)
#pragma comment(lib, "sxparticles_d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "sxparticles.lib")
#endif
#include <particles/sxparticles.h>

#if defined(_DEBUG)
#pragma comment(lib, "sxpp_d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "sxpp.lib")
#endif
#include <pp/sxpp.h>

#if defined(_DEBUG)
#pragma comment(lib, "sxphysics_d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "sxphysics.lib")
#endif
#include <physics/sxphysics.h>

#if defined(_DEBUG)
#pragma comment(lib, "sxaigrid_d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "sxaigrid.lib")
#endif
#include <aigrid/sxaigrid.h>

#if defined(_DEBUG)
#pragma comment(lib, "sxdecals_d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "sxdecals.lib")
#endif
#include <decals/sxdecals.h>

//#if defined(_DEBUG)
//#pragma comment(lib, "sxlevel_d.lib")
//#else
//#pragma comment(lib, "sxlevel.lib")
//#endif
//#include <level/sxlevel.h>

#if defined(_DEBUG)
#pragma comment(lib, "sxgame_d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "sxgame.lib")
#endif
#include <game/sxgame.h>

#if !defined(SX_TERRAX) && (defined(SX_LEVEL_EDITOR) || defined(SX_MATERIAL_EDITOR) || defined(SX_PARTICLES_EDITOR))
#if defined(_DEBUG)
#pragma comment(lib, "sxguiwinapi_d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "sxguiwinapi.lib")
#endif
#include <sxguiwinapi/sxgui.h>
#endif

#if defined(_DEBUG)
#pragma comment(lib, "sxrender_d.lib")
#else
#pragma comment(lib, "sxrender.lib")
#endif
#include <render/sxrender.h>

//}

//#############################################################################

#if defined(SX_GAME)
#include <SkyXEngine_Build/resource.h>
#endif

#if defined(SX_LEVEL_EDITOR)
#include <SXLevelEditor/resource.h>
#include <SXLevelEditor/level_editor.h>
#endif

#if defined(SX_MATERIAL_EDITOR)
#include <sxmaterialeditor/resource.h>
#include <sxmaterialeditor/material_editor.h>
#endif

#if defined(SX_PARTICLES_EDITOR)
#include <sxparticleseditor/resource.h>
#include <sxparticleseditor/particles_editor.h>
#endif

//#############################################################################

/*! \defgroup skyxengine Функции и данные движка
@{*/

//! инициализация движка
// void SkyXEngine_Init(HWND hWnd3D = 0, HWND hWndParent3D = 0, const char * szCmdLine = NULL);

//! инициализация путей в регистрах
void SkyXEngine_InitPaths();

//! создание кваров и загрузка файлов настроек
void SkyXEngine_CreateLoadCVar();

//! обработчик для окна рендера
LRESULT CALLBACK SkyXEngine_WndProc(HWND hWnd, UINT uiMessage, WPARAM wParam, LPARAM lParam);

//! создание окна рендера
HWND SkyXEngine_CreateWindow(const char *szName, const char *szCaption, int iWidth, int iHeight);

//**************************************************************************

//! перебор всех окон процесса для их сворачивания
BOOL CALLBACK SkyXEngine_EnumWindowsProc(HWND hwnd, LPARAM lParam);

//! обработка ошибки
void SkyXEngine_HandlerError(const char *szFormat, ...);

//! инициализация потока ведения лога
void SkyXEngine_InitOutLog();

//! функция ведения лога и обработки сообщений
void SkyXEngine_PrintfLog(int level, const char *szLibName, const char *szFormat, ...);

//**************************************************************************

//! кадр
void SkyXEngine_Frame(DWORD timeDelta);

//! обновление данных кваром (реакция на обновление)
void SkyXEngine_UpdateDataCVar();

//! запуск основного цикла обработки
int SkyXEngine_CycleMain();

//! одна итерация основного цикла
bool SkyXEngine_CycleMainIteration();

//! уничтожение данных движка, освобождение памяти
// void SkyXEngine_Kill();

//**************************************************************************

/*! \name skyxengine_preview_wnd preview_wnd - Функции превью окна движка
@{*/

#ifdef IDB_BITMAP_PREVIEW
//! обработчик для превьюокна
LRESULT CALLBACK SkyXEngine_PreviewWndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam);

//! создание превью окна
void SkyXEngine_PreviewCreate();

//! уничтожение превью окна
void SkyXEngine_PreviewKill();

#endif
//!@} 

//**************************************************************************

/*! \name skyxengine_redefined_func redefined_func - Функции обертки, для передачи графическому ядру для замены стандартных
@{*/

//! просчет физики для квада аи сетки
bool SkyXEngine_RFuncAIQuadPhyNavigate(float3_t * pos);

//! просчет столкновения частицы с миром
bool SkyXEngine_RFuncParticlesPhyCollision(const float3 * lastpos, const float3* nextpos, float3* coll_pos, float3* coll_nrm);

//! просчет столкновения растительности с миром при генерации
bool SkyXEngine_RFuncGreenIntersect(const float3 *pStart, const float3 *pFinish, float3 *pResult);

//!@}

//##########################################################################

/*! \name skyxengine_preview_genload Генерация/загрузка превью игровых ресурсов
@{*/

//! загружает текстуру по указанному пути как превью изображение и возвращает
IGXTexture2D* SkyXEngine_LoadAsPreviewData(const char *szPath);

//! возвращает загруженную текстуру с превью, в szPath путь до оригинала
IGXTexture2D* SkyXEngine_GetPreviewData(const char *szPath);

//! запускает генератор создания превью для игровых ресурсов
void SkyXEngine_RunGenPreview();

//!@}

//##########################################################################

/*! \name skyxengine_preview_editor_handlers Данные и обработчики для превью игровых ресурсов
@{*/

//! буфер для превью
extern BYTE *g_pPreviewBuffer;

//! записывает в аргументы данные, если все прошло удачно возвращает true
bool SkyXEngine_EditorHandlerGetPreviewData(
	const char *szPath, //!< полный путь до оригинального файла
	void **pOutBuf,		//!< указатель на буфер, сюда будет записан указатель на g_pPreviewBuffer
	int *pOutSizeBuf,	//!< размер буфера в байтах
	int *pOutWidth,		//!< ширина изображения в пикселях
	int *pOutHeight		//!< высота изображения в пикселях
	);

//! в szBuf записывает информацию о текстуре szPath
bool SkyXEngine_EditorHandlerGetTextureInfo(const char *szPath, char *szBuf);

//! в szBuf записывает информацию о dse модели szPath
bool SkyXEngine_EditorHandlerGetDSEinfo(const char *szPath, char *szBuf);

//!@}


//!@} skyxengine

#endif