Herní engine. Co je Engine Hotové enginy Jemný úvod do game designu

Počítačové hry Herní engine

Obsah přednášky

I

Co je „Engineÿ

I

Hotové enginy

I

Jemný úvod do game designu

Literatura a odkazy

I http://gpwiki.org/index.php/Game Engines I http://en.wikipedia.org/wiki/Game engine I http://www.devmaster.net/engines/

I Dalmau. Core Techniques and Algorithms in Game Programming. 2003 I Zerbst, Duvel. 3D Game Engine Programming. 2004 I Harbour. Game Programming All in One (2nd Edition). 2004

”It is a mistake to think you can solve any major problems just with potatoes.” -Douglas Adams

Co je engine?

I I

Je jádro interaktivní aplikace Má za úkol odstínit programátora-uživatele od systémových záležitostí I

poskytuje základní metody I I I I

I

inicializace nahrání dat ... ukončení

Ulehčuje vývoj hry I

možnost znovuvyužití velkých kusů kódu I

I

v ideálním případě „pouzeÿ změna dat

přechod na jinou platformu

Co všechno engine nabízí?

I

Záleží na kvalitě enginu I I I I I I I I I I I I

grafika 2D, 3D fyzika a kolize zvuk vstupy/výstupy skriptování animace umělá inteligence síťové záležitosti správa paměti reprezentace světa (scene graph) správa souborů GUI

Aplikace v reálném čase

I

Hry jsou časově závislé aplikace

I

modul pro simulaci virtuálního světa prezentační modul vstupní modul

I

pro zjednodušení jen 2 - update světa a prezentace

I I

I

Každý z modulů je časově omezen I

I

co si s tím počít?

Všechny moduly běží současně I

jak to ale zařídit?

Pokus první – jednoduchá smyčka

I

Jednoduchá smyčka I I

I

Problém č.1 I

I

Update

zavedení systémového času

Problém č.2 I

I

závislost na výkonu systému

Řešení č.1 I

I

update, pak prezentace oba moduly mají stejnou váhu

zbytečné výpočty při častém updatu

Řešení č.2 I

něco jiného. . .

Prezentace

Pokus druhý – vícejádro

I

Paralelní smyčka I I

I

Problém č.1 I

I

rozdělení updatu na náročné výpočty a jednoduché interpolace

Prezentace

Update

Problém č.2 I

I

různá doba provádění

Řešení č.1 I

I

zvlášť update zvlášť prezentace

špatná obsluha na 1 vláknu

Řešení č.2 I

něco jiného. . .

Pokus třetí – oddělené moduly

I

Oddělení toku I I

prezentace probíhá vždy update jen pourčité době

while (! end ) { if (( GetTime () - lastTime ) >1000/ freq ) Update { Update () lastTime = GetTime () Prezentace } Presentation () }

Pokus čtvrtý – poslední detaily time0 = GetTime () while (! end ) { time1 = GetTime () frameTime = 0 while (( time1 - time0 ) > 1000/ freq ) { Update () time0 += 1000/ freq frameTime += 1000/ freq } Controls ( frameTime )

Update Vstupy Prezentace

perc en tW it hinF ra me = Min (1 , ( time1 - time0 ) / (1000/ freq )) Presentation ( per centWi thin Frame ) }

Herní logika

I I

Je zodpovědná za update světa Musí se starat o I I I I

statický svět hráče pasivní prvky aktivní prvky

Statický svět

I

Objekty, které jsou součástí světa, ale nemají definováno chování I

I

terén, zdi, . . .

U rozsáhlých světů nelze rozumně udržovat vše I I

výběr aktivní části světa (graf scény, dělení prostoru) dynamické nahrávání světa (správa paměti, souborový systém)

Hráč

I I

Musí uchovávat a updatovat stav hráče Vstup od uživatele I I

klávesnice, myš, joystick, . . . abstraktní kontroler I I

I

Otestování omezení I I

I

hra se nestará o čtení z konkrétních zařízení lze libovolně namapovat

geometrická omezení (detekce kolizí) logická omezení (skriptování)

Update stavu I I I

spuštění animace pro pohyb úprava pozice ...

Pasivní prvky

I

Objekty s nadefinovaným chováním, bez vlastní inteligence I

I

dveře, krabice, poletující ptáci. . .

Nutné udržovat konzistentní stav I I I

seřazení podle relevantnosti (graf scény, dělení prostoru) vyhodnocení modelu chování (dynamika, skriptování) update stavu

Aktivní prvky

I

Objekty s vlastní inteligencí I

I

nepřátelé (nebo spoluhráči)

Nutné udržovat konzistentní stav I I I I I

seřazení podle relevantnosti (graf scény, dělení prostoru) otestování stavu a vytyčení cílů (skriptování) otestování omezení (detekce kolizí) rozhodnutí (umělá inteligence) update stavu

Struktura herní logiky // static world Pre s e le c t Ac t i veZ o ne () // player update ReadControls () Com p u te R e st r i cti o ns () Upda tePlay erStat e () // passive objects S o r t A c c o r d i n g R e l e v an ce () E x e c u t e Co n s t r o l M e ch a n i s m () U p d a t e P a s s i v e O b j e c t s S t a t e () // active objects S o r t A c c o r d i n g R e l e v an ce () S e n s e I n t e r n a l S t a t e A n d G o a l s () Com p u te R e st r i cti o ns () MakeDecision () U p d a t e A ct i v e O b j e c ts S t a t e ()

Prezentace scény

I

Tvoří podstatnou část hry I

I

Musí zajistit prezentaci I I I

I

stará se o to, aby byl hráč vtažen do hry statického světa a jednoduchých pasivních objektů složitých pasivních objektů a aktivních objektů hráče

Prezentace může probíhat pomocí více kanálů I I I I

vizuální audio taktilní ...

Statický svět

I

Stará se o vykreslení statického světa a objektů s jednoduchou animací I

výběr relevantní části světa I I I

I I I

ořezávání odstranění odvrácených částí zakrytí

výběr vhodného rozlišení (LOD) příprava geometrie vykreslení

Aktivní objekty

I

Stará se o vykreslení objektů s komplexní animací I I

I

objekty postavy (NPC)

Musí zajistit I I I I I I

výběr relevantních objektů výběr vhodného rozlišení animování výběr vhodného rozlišení příprava geometrie vykreslení

Hráč

I

Speciální případ NPC I

I

většinou není nutné testovat zda je či není viditelný

Malé zjednodušení I I I I I

výběr vhodného rozlišení animování výběr vhodného rozlišení příprava geometrie vykreslení

Struktura prezentace

// static world Sel e c tV i s ib l e Sub s et () SelectResolution () PackGeometry () RenderWorld () // active objects Sel e c tV i s ib l e Sub s et () Animate () PackGeometry () RenderNPC () // player Animate () PackGeometry () RenderPlayer ()

Záludnosti síťové hry

I

Předchozí model se musí upravit I

I

Při updatu hráče je I

I

pro jiného hráče jste NPC odeslání změn na server

Při updatu aktivních objektů I I

zavedení speciální třídy UI síťové zprávy mapuje na objekty

Hotové enginy

I

Vyrábění vlastního enginu od základu je příliš nákladné I I I

I

inspirace jinými enginy úpravy existujících enginů hotová řešení

Výběr enginu záleží na mnoha aspektech I I I I I I I

licence a cena typ hry požadované moduly stabilita hw nároky požadovaný jazyk podpora

Vlastnosti – Grafika

I

Modely osvětlení

I

Textury

I

Speciální efekty

I

Terény

I

Animace

I

LOD

I

Částicové systémy

Vlastnosti – Zvuk

I

3d zvuk

I

Text to speech

I

VoIP

I

Streamování

Vlastnosti – AI

I

AI behaviour

I

Boti

I

Formace

I

Fuzzy logika

I

Line of Sight

I

Zpracování přirozeného jazyka

I

Hledání cesty

I

Stavový automat

I

Skriptování

Vlastnosti – Fyzika

I

Detekce kolizí

I

Režimy pohybu

I

Fyzikální vlastnosti

I

Simulace dopravních prostředků

I

Simulace tekutin

I

Rag dolls

Vlastnosti – Síťařina

I

Počet hráčů

I

Úroveň implementace

I

Protokol

I

Výkon

I

Architektura

I

Seznam serverů

Vlastnosti – Platforma a HW požadavky

I

Platforma

I

CPU

I

Paměťová náročnost

I

Zvuk

I

Grafika

I

Síťové připojení

Vlastnosti – Náročnost

I

Počet polygonů

I

Počet objektů

I

Velikost textur

I

Počet spuštěných skriptů

I

Počet síťových klientů

Vlastnosti – Dokumentace a podpora

I

Úroveň dokončení

I

Úroveň dokumentace

I

Online help

I

Ukázkové kódy

I

Tutoriály

I

Knihy

I

Fóra

I

Podpora

Vlastnosti – Ladění

I

Debugger

I

Profiler

I

Ladění za běhu

I

Simulátor síťového prostředí

Vlastnosti – Ostatní

I

Nahrávání a přehrávání hry

I

Instant replay

I

Nahrávání a ukládání stavu hry

I

Přehrávání videa

I

Cut scenes

I

...

Přehled enginů I I

http://www.devmaster.net/engines Volné enginy I I I I I

I

Nízkonákladové enginy I I I

I

OGRE Irrlicht Crystal Space Quake 3 ... Torque Game Engine TV3D ...

Profi enginy I I I

Doom3 Havok ...

Fáze vývoje hry

I I

Hra je z pohledu vývoje SW jako většina ostatních Fáze vývoje I I I

I I I I I

Počáteční návrh Výběr/výroba enginu Alfa prototyp Vývoj hry Kontrola kvality Beta verze Post-produkce Release

Co je to game design

I

Game design je komplétní popis hry I I I I I I I I

definice idei popis obrazovek a vztahy mezi nimi popis toho, proč a jak spolu věci interagují vytvoření smysluplného příběhu stanovení cílů hry napsání textů pro hru vyvážení herních principů ...

Proč vytvářet design?

I

Nosit design v hlavě není dobrý nápad I I I

snadnější vývoj v týmu pevně daný směr vývoje jsme jenom lidi

Minidesign

I

Umožňuje rychlý nástřel hry a případné včasné zamítnutí I I I I I I I

celkový přehled hry cíle hry interakce hráče a hry přehled menu a možností příběh přehled postav vizuální témata

Kompletní design

I

Kompletní a jednoznačný popis celé hry I I I I I I I I I I

celkový přehled hry cíle hry příběh hry popis hudby popis zvuků rozkreslené obrazovky menu a nastavení průběh hry a dějové linie charaktery a příběhy postav interakce hráče a hry definice pravidel

Šablona design dokumentu I

Obecný úvod I I

I

Platforma a požadavky I I

I

I I

co se odehrálo před začátkem hry co se odhrává v jejím průběhu případně co se stane po jejím dohrání

Téma: grafika a zvuk I I I

I

kam je hra primárně určena (PC, console, web. . . ) zda potřebuje nějakou specialitku

Příběh I

I

obecný popis hry – téma, žánr cíle hry

popis vizuálního a audio stylu hry popis lokací nákresy

Menu I

popis a rozkreslení neherních částí a jejich návaznosti I

I

Průběh hry I I I

I

menu, nastavení, highscore. . .

stěžejní část dokumentu – popis z pohledu hráče popisuje děj od spuštění hry až do vypnutí a možné scénáře možné nelinearity v ději (level diagram)

Popis postav

popis postav, jejich jména, vlastnosti, interakce Další Isoučásti design dokumentu Mechanika hry I

I I

způsob pohybu součásti hry a jejich vlastnosti I

I

fyzika umělá inteligence síťová komunikace

I I

popisuje aspektyžez stojí technického hlediska proč je tajednotlivé hra tak skvělá, za to ji implementovat

I I

I I I

zbraně, vylepšení, pasti. . .

Technická dokumentace Závěr

Ekonomická dokumentace I I I I

analýza trhu technická analýza právní analýza analýza nákladů

Konec