МЕТОДЫ ПРОЦЕДУРНОЙ ГЕНЕРАЦИИ РЕЛЬЕФА ДЛЯ ЗD-ИГРЫ
|
АННОТАЦИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Анализ предметной области 10
1.1 Индустрия видеоигр как сфера научной деятельности 10
1.2 Обзор существующих решений 12
1.3 Обзор аналогов видеоигр жанра RogueLike 13
2 Процедурная генерация рельефа 16
2.1 Генерация карты высот 16
2.2 Реализация алгоритмов процедурной генерации 19
2.2.1 Построение сетки вершин для меша 21
2.2.2 Алгоритм Diamond-Square 21
2.2.3 Алгоритм Fault 25
2.2.4 Шум Перлина 28
3 Практическое применение реализаций 33
3.1 Анализ результатов генерации 33
3.2 Дополнительная настройка для применения в 3D-игре 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
ЛИТЕРАТУРА 37
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Анализ предметной области 10
1.1 Индустрия видеоигр как сфера научной деятельности 10
1.2 Обзор существующих решений 12
1.3 Обзор аналогов видеоигр жанра RogueLike 13
2 Процедурная генерация рельефа 16
2.1 Генерация карты высот 16
2.2 Реализация алгоритмов процедурной генерации 19
2.2.1 Построение сетки вершин для меша 21
2.2.2 Алгоритм Diamond-Square 21
2.2.3 Алгоритм Fault 25
2.2.4 Шум Перлина 28
3 Практическое применение реализаций 33
3.1 Анализ результатов генерации 33
3.2 Дополнительная настройка для применения в 3D-игре 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
ЛИТЕРАТУРА 37
Игровой сектор стоит во главе глобальной индустрии развлечений, занимая в ней уникальное положение благодаря вовлечению людей в интерактивное окружение с помощью видеоигр. Этот динамичный рынок, с его непрерывным увеличением аудитории на протяжении многих лет, привлекает внимание своими отличиями от других форм развлечения. Сфера видеоигр тесно связана с отраслью производства компьютерных компонентов, делая ее значительным элементом общемировой экономики.
Центральной деятельностью в этой сфере является разработка игр - сложный и тонко отлаженный процесс, затрагивающий множество специалистов различных областей: от аналитиков и программистов до дизайнеров. Этот процесс проходит в циклической последовательности, включающей производство, дистрибуцию и потребление. Как крупные корпорации, так и независимые разработчики могут успешно создавать игровые продукты. Это стало возможным благодаря доступности бесплатных инструментов разработки, краудфандинговых платформ и средств для распространения продуктов.
Особенно важным в процессе создания игры является разработка уровней, которые определяют основные параметры игрового процесса. За этот элемент обычно отвечают дизайнеры уровней. В результате, визуальный стиль и даже ощущение игровой карты могут значительно меняться в зависимости от жанра и арт-дирекции игры. Например, для двухмерной игры, выполненной в стиле ручной анимации, создание трехмерного уровня, переполненного контентом, может быть излишним.
С постоянным прогрессом технологий, игры всех жанров начинают активно использовать графику высокой степени реалистичности, предоставляя игроку более убедительный и погружающий игровой опыт. Такая эволюция влечет за собой необходимость создания аутентичных игровых уровней, основой которых является рельеф. Различные игровые движки, такие как Unity и Unreal Engine, предлагают встроенные инструменты для моделирования такого рельефа. Эти инструменты, включающие функции скульптуры, такие как экструзия, сглаживание, эрозия и выравнивание, позволяют разработчику уровней формировать требуемый рельеф для последующего использования в разработке игры.
Однако, создание рельефа вручную может быть трудоемким процессом, поскольку используемые инструменты требуют мануального управления. В контексте быстрого создания уровня для последующей разработки или игрового тестирования, может оказаться полезной процедурная генерация - автоматизированное создание контента с использованием алгоритмов. В сфере игровой разработки процедурная генерация применяется для создания материалов и текстур, размещения объектов на игровом уровне и наполнения его контентом. Такой подход может быть эффективно использован и для создания рельефа. В качестве основы для процедурной генерации можно выбрать из множества алгоритмов, включая, например, генерацию шума.
Выбор видеоигр поистине безграничен, существует огромное количество самых разнообразных жанров. В том числе относительно новый жанр “Rogue like” или же “рогалик”. Он уже имеет массовый успех на рынке видеоигр для персональных компьютеров и сейчас стремительно набирает популярность на мобильных платформах.
Жанр "Rogue Like" или "рогалик" характеризуется четырьмя обязательными свойствами:
1) Автоматическая генерация компонентов игры. Это означает, что каждый новый запуск игры создает многие компоненты заново и в случайном порядке. Это создает уникальный игровой опыт каждый раз, когда игрок начинает новую игру.
2) Перманентная смерть персонажа. В играх жанра "рогалик" смерть игрового персонажа является важной частью игрового процесса. Это подталкивает игроков к более аккуратной и осмысленной игре, так как при смерти персонажа все достижения игрока обнуляются. Игроку приходится заново проходить весь игровой сюжет, однако уже с новыми изменениями в игровом процессе, что добавляет дополнительные слои стратегии и привлекательности в игровой процесс.
3) Случайные свойства предметов. Одна и та же вещь может обладать различными свойствами в разных игровых сессиях, что уменьшает возможность предугадывать и планировать поведение персонажа и взаимодействие с окружающим миром. Это добавляет сложности и уникальности каждому новому прохождению игры.
4) Игровая свобода. В жанре "рогалик" нет строгих ограничений на действия персонажа. Игрок имеет возможность выбирать различные стратегии и пути прохождения игры, что способствует высокому уровню вовлеченности и интереса.
Актуальность задачи проектирования и разработки мобильных игровых приложений, а особенно игр в жанре "рогалик", обусловлена высоким уровнем спроса на данные продукты.
Практическая применимость данной работы заключается в том, что после реализации предложенных систем мы получим целый ряд инструментов и моделей, которые помогут нам развить собственные навыки, и в то же время предоставят возможность выхода на рынок мобильных игр с уникальным продуктом.
Целью данной дипломной работы является реализация решения для процедурной генерации рельефа для SD-игры в жанре "RogueLike”. Сгенерированный таким образом рельеф будет представлять из себя поверхность с возвышенностями и углублениями, позволяющую строить систему навигации для перемещения ботов, контролируемых искусственным интеллектом. Это позволит создать динамичное и непредсказуемое игровое пространство, что в свою очередь обеспечит увлекательный и неповторимый игровой процесс для каждого игрока. С каждым новым запуском игры мир, противники и сюжетные ветки будут меняться, предлагая игроку новые вызовы и стратегии.
Для достижения поставленной цели были определены следующие ключевые задачи:
1) Провести обзор существующих решений. Первоначально необходимо провести тщательный анализ существующих решений, определить их основные сильные и слабые стороны, а также выявить актуальные тренды и потребности целевой аудитории.
2) Выбрать, реализовать и сравнить алгоритмы, необходимые для процедурной генерации. Второй этап включает в себя выбор и реализацию наиболее подходящих и интересных алгоритмов процедурной генерации, которые могут обеспечить эффективное и качественное выполнение проекта. Один из результатов этапа - выбор алгоритма для следующей задачи.
3) Реализовать систему генерации игровых уровней. Следующим этапом станет разработка системы, которая будет отвечать за генерацию игровых уровней. Это требует разработки сложного алгоритма, который будет обеспечивать баланс между сложностью и играбельностью каждого сгенерированного уровня.
Центральной деятельностью в этой сфере является разработка игр - сложный и тонко отлаженный процесс, затрагивающий множество специалистов различных областей: от аналитиков и программистов до дизайнеров. Этот процесс проходит в циклической последовательности, включающей производство, дистрибуцию и потребление. Как крупные корпорации, так и независимые разработчики могут успешно создавать игровые продукты. Это стало возможным благодаря доступности бесплатных инструментов разработки, краудфандинговых платформ и средств для распространения продуктов.
Особенно важным в процессе создания игры является разработка уровней, которые определяют основные параметры игрового процесса. За этот элемент обычно отвечают дизайнеры уровней. В результате, визуальный стиль и даже ощущение игровой карты могут значительно меняться в зависимости от жанра и арт-дирекции игры. Например, для двухмерной игры, выполненной в стиле ручной анимации, создание трехмерного уровня, переполненного контентом, может быть излишним.
С постоянным прогрессом технологий, игры всех жанров начинают активно использовать графику высокой степени реалистичности, предоставляя игроку более убедительный и погружающий игровой опыт. Такая эволюция влечет за собой необходимость создания аутентичных игровых уровней, основой которых является рельеф. Различные игровые движки, такие как Unity и Unreal Engine, предлагают встроенные инструменты для моделирования такого рельефа. Эти инструменты, включающие функции скульптуры, такие как экструзия, сглаживание, эрозия и выравнивание, позволяют разработчику уровней формировать требуемый рельеф для последующего использования в разработке игры.
Однако, создание рельефа вручную может быть трудоемким процессом, поскольку используемые инструменты требуют мануального управления. В контексте быстрого создания уровня для последующей разработки или игрового тестирования, может оказаться полезной процедурная генерация - автоматизированное создание контента с использованием алгоритмов. В сфере игровой разработки процедурная генерация применяется для создания материалов и текстур, размещения объектов на игровом уровне и наполнения его контентом. Такой подход может быть эффективно использован и для создания рельефа. В качестве основы для процедурной генерации можно выбрать из множества алгоритмов, включая, например, генерацию шума.
Выбор видеоигр поистине безграничен, существует огромное количество самых разнообразных жанров. В том числе относительно новый жанр “Rogue like” или же “рогалик”. Он уже имеет массовый успех на рынке видеоигр для персональных компьютеров и сейчас стремительно набирает популярность на мобильных платформах.
Жанр "Rogue Like" или "рогалик" характеризуется четырьмя обязательными свойствами:
1) Автоматическая генерация компонентов игры. Это означает, что каждый новый запуск игры создает многие компоненты заново и в случайном порядке. Это создает уникальный игровой опыт каждый раз, когда игрок начинает новую игру.
2) Перманентная смерть персонажа. В играх жанра "рогалик" смерть игрового персонажа является важной частью игрового процесса. Это подталкивает игроков к более аккуратной и осмысленной игре, так как при смерти персонажа все достижения игрока обнуляются. Игроку приходится заново проходить весь игровой сюжет, однако уже с новыми изменениями в игровом процессе, что добавляет дополнительные слои стратегии и привлекательности в игровой процесс.
3) Случайные свойства предметов. Одна и та же вещь может обладать различными свойствами в разных игровых сессиях, что уменьшает возможность предугадывать и планировать поведение персонажа и взаимодействие с окружающим миром. Это добавляет сложности и уникальности каждому новому прохождению игры.
4) Игровая свобода. В жанре "рогалик" нет строгих ограничений на действия персонажа. Игрок имеет возможность выбирать различные стратегии и пути прохождения игры, что способствует высокому уровню вовлеченности и интереса.
Актуальность задачи проектирования и разработки мобильных игровых приложений, а особенно игр в жанре "рогалик", обусловлена высоким уровнем спроса на данные продукты.
Практическая применимость данной работы заключается в том, что после реализации предложенных систем мы получим целый ряд инструментов и моделей, которые помогут нам развить собственные навыки, и в то же время предоставят возможность выхода на рынок мобильных игр с уникальным продуктом.
Целью данной дипломной работы является реализация решения для процедурной генерации рельефа для SD-игры в жанре "RogueLike”. Сгенерированный таким образом рельеф будет представлять из себя поверхность с возвышенностями и углублениями, позволяющую строить систему навигации для перемещения ботов, контролируемых искусственным интеллектом. Это позволит создать динамичное и непредсказуемое игровое пространство, что в свою очередь обеспечит увлекательный и неповторимый игровой процесс для каждого игрока. С каждым новым запуском игры мир, противники и сюжетные ветки будут меняться, предлагая игроку новые вызовы и стратегии.
Для достижения поставленной цели были определены следующие ключевые задачи:
1) Провести обзор существующих решений. Первоначально необходимо провести тщательный анализ существующих решений, определить их основные сильные и слабые стороны, а также выявить актуальные тренды и потребности целевой аудитории.
2) Выбрать, реализовать и сравнить алгоритмы, необходимые для процедурной генерации. Второй этап включает в себя выбор и реализацию наиболее подходящих и интересных алгоритмов процедурной генерации, которые могут обеспечить эффективное и качественное выполнение проекта. Один из результатов этапа - выбор алгоритма для следующей задачи.
3) Реализовать систему генерации игровых уровней. Следующим этапом станет разработка системы, которая будет отвечать за генерацию игровых уровней. Это требует разработки сложного алгоритма, который будет обеспечивать баланс между сложностью и играбельностью каждого сгенерированного уровня.
В ходе этой дипломной работы было проведено детальное изучение и сравнение трех различных алгоритмов процедурной генерации террейна: алгоритма Fault, алгоритма Diamond-Square и алгоритма, использующего шум Перлина.
Каждый из этих алгоритмов был тщательно анализирован с точки зрения сложности алгоритма (Big-O), производительности (время выполнения и потребление памяти) и реалистичности генерируемого рельефа. Этот анализ позволил сделать обоснованный выбор наиболее подходящего алгоритма для конкретной задачи.
Выбор пал на шум Перлина как наиболее оптимальный алгоритм для генерации реалистичного террейна. Результаты алгоритма были успешно интегрированы в SD-игру.
Таким образом, все поставленные задачи были выполнены, цель работы была достигнута. Результаты этого исследования могут быть полезными не только для разработчиков игр, но и для всех, кто занимается процедурной генерацией, так как они предо ставляют ценные сведения о сравнении различных подходов к генерации террейна.
Каждый из этих алгоритмов был тщательно анализирован с точки зрения сложности алгоритма (Big-O), производительности (время выполнения и потребление памяти) и реалистичности генерируемого рельефа. Этот анализ позволил сделать обоснованный выбор наиболее подходящего алгоритма для конкретной задачи.
Выбор пал на шум Перлина как наиболее оптимальный алгоритм для генерации реалистичного террейна. Результаты алгоритма были успешно интегрированы в SD-игру.
Таким образом, все поставленные задачи были выполнены, цель работы была достигнута. Результаты этого исследования могут быть полезными не только для разработчиков игр, но и для всех, кто занимается процедурной генерацией, так как они предо ставляют ценные сведения о сравнении различных подходов к генерации террейна.
