Проектирование движка для класса игр «Симулятор профессии»
|
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Введение в терминологию 10
2 Предметная область, постановка задачи и анализ существующих решении. 12
2.1 Игровая индустрия в целом 12
2.2 Игровые платформы 12
2.3 Игровой движок 14
2.4 Разработка игр 14
2.5 Игровая индустрия в России 15
2.6 Будущее игровой индустрии 15
2.7 Какие перспективы даёт игровая индустрия 18
2.8 Индустрия мобильных игр 18
2.9 Движок для класса игр «Симулятор професии» 21
2.10 Существующие решения 24
2.11 Анализ существующих решений 24
2.12.1 Unity 3D 24
2.12.2 Unreal Engine 4 25
2.12.3 Game Maker: Studio 27
2.12 Вывод 27
3 Сбор и анализ требований заказчика 29
3.1 Бизнес требования 29
3.1.1 Назначение 29
3.1.2 Стимулы 29
3.1.3 Цели создания 30
3.1.4 Целевой сегмент рынка 31
3.2 Суть проекта 31
3.2.1 Образ продукта 31
3.2.2 Список возможностей 33
3.3 Требования к продукту 33
3.3.1 Профили пользователей 33
3.3.2 Пользовательские истории, сценарии и варианты использования
34
3.3.3 Пользовательские требования 35
4 Обоснования выбора технологии 37
4.1 Планируемая архитектура продукта 37
4.2 Язык программирования 37
4.2.1 Теоретическая часть 37
4.2.2 Язык С 38
4.2.3 Язык C++ 39
4.2.4 Язык Java 40
4.2.5 Язык С# 40
4.2.6 Выбор языка программирования 41
4.3 Среда разработки 42
4.3.1 Т еоретическая часть 42
4.3.2 IntelliJ IDEA 43
4.3.3 Netbeans 43
4.3.4 Eclipse 44
4.3.5 Mono 45
4.3.6 Visual Studio 45
4.3.7 Выбор среды разработки 46
4.4 Система управления базами данных (СУБД) 46
4.4.1 Понятие БД и СУБД 46
4.4.2 Требования к СУБД 47
4.4.3 Способ доступа к БД 48
4.4.4 Выбор СУБД для поставленной задачи 49
4.5 Объектно-реляционное отображение 50
4.5.1 Т еоретическая часть 50
4.5.2 Парадигма «несоответствия» 50
4.5.3 Принцип работы ORM 51
4.5.4 Преимущества и недостатки использования 51
4.5.5 Выбор ORM 52
5 Разработка структуры БД 53
5.1 Жизненный цикл базы данных 53
5.2 Концептуальная модель 54
5.3 Логическая модель 55
5.3.1 Этапы логического проектирования 55
5.3.2 Нормализация 56
5.3.3 Первая нормальная форма 57
5.3.4 Вторая нормальная форма 57
5.3.5 Третья нормальная форма 58
5.4 Физическая модель 58
5.5 Концептуальная модель данных для движка 60
5.6 Логическая модель данных для движка симулятора профессии .... 66
5.7 Физическая модель данных движка симулятора профессии 72
5.7.1 DDL-код таблиц 78
5.8 Вывод 82
6 Разработка архитектуры движка 83
6.1 Принципы объектно-ориентированного программирования 83
6.2 Паттерны проектирования 83
6.2.2 Порождающие паттерны 84
6.2.3 Структурирующие паттерны 88
6.2.4 Паттерны поведения 90
6.2.5 Заключение 95
6.3 Анти-паттерны проектирования 95
6.3.1 Программирование Копированием-И-Вставкой 95
6.3.2 Спагетти-код 95
6.3.3 Золотой молоток 96
6.3.4 Магические числа 96
6.3.5 Жёсткое кодирование 96
6.3.6 Мягкое кодирование 96
6.3.7 Ненужная сложность 97
6.3.8 Лодочный якорь 97
6.3.9 Изобретение велосипеда 97
6.3.10 Поток лавы 97
6.3.11 Программирование перебором 98
6.3.12 Слепая вера 98
6.3.13 Божественный объект 98
6.3.14 Выводы 98
6.4 Разработка движка симулятора профессии 99
6.4.1 Внутренний и внешний интерфейсы 99
6.4.2 Модификаторы доступа 100
6.4.3 Используемые паттерны и принципы рефакторинга 100
6.4.4 Архитектура движка 105
6.4.5 Выводы 115
7 Тестирование продукта 117
7.1 Тестирование на платформе .Net 117
8 Руководство пользователя 120
8.1 Алгоритмы работы с движком 120
8.2 Инициализация объекта движка 121
8.3 Наполнение игры контентом 122
8.3 Начало игры 122
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 124
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 125
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Введение в терминологию 10
2 Предметная область, постановка задачи и анализ существующих решении. 12
2.1 Игровая индустрия в целом 12
2.2 Игровые платформы 12
2.3 Игровой движок 14
2.4 Разработка игр 14
2.5 Игровая индустрия в России 15
2.6 Будущее игровой индустрии 15
2.7 Какие перспективы даёт игровая индустрия 18
2.8 Индустрия мобильных игр 18
2.9 Движок для класса игр «Симулятор професии» 21
2.10 Существующие решения 24
2.11 Анализ существующих решений 24
2.12.1 Unity 3D 24
2.12.2 Unreal Engine 4 25
2.12.3 Game Maker: Studio 27
2.12 Вывод 27
3 Сбор и анализ требований заказчика 29
3.1 Бизнес требования 29
3.1.1 Назначение 29
3.1.2 Стимулы 29
3.1.3 Цели создания 30
3.1.4 Целевой сегмент рынка 31
3.2 Суть проекта 31
3.2.1 Образ продукта 31
3.2.2 Список возможностей 33
3.3 Требования к продукту 33
3.3.1 Профили пользователей 33
3.3.2 Пользовательские истории, сценарии и варианты использования
34
3.3.3 Пользовательские требования 35
4 Обоснования выбора технологии 37
4.1 Планируемая архитектура продукта 37
4.2 Язык программирования 37
4.2.1 Теоретическая часть 37
4.2.2 Язык С 38
4.2.3 Язык C++ 39
4.2.4 Язык Java 40
4.2.5 Язык С# 40
4.2.6 Выбор языка программирования 41
4.3 Среда разработки 42
4.3.1 Т еоретическая часть 42
4.3.2 IntelliJ IDEA 43
4.3.3 Netbeans 43
4.3.4 Eclipse 44
4.3.5 Mono 45
4.3.6 Visual Studio 45
4.3.7 Выбор среды разработки 46
4.4 Система управления базами данных (СУБД) 46
4.4.1 Понятие БД и СУБД 46
4.4.2 Требования к СУБД 47
4.4.3 Способ доступа к БД 48
4.4.4 Выбор СУБД для поставленной задачи 49
4.5 Объектно-реляционное отображение 50
4.5.1 Т еоретическая часть 50
4.5.2 Парадигма «несоответствия» 50
4.5.3 Принцип работы ORM 51
4.5.4 Преимущества и недостатки использования 51
4.5.5 Выбор ORM 52
5 Разработка структуры БД 53
5.1 Жизненный цикл базы данных 53
5.2 Концептуальная модель 54
5.3 Логическая модель 55
5.3.1 Этапы логического проектирования 55
5.3.2 Нормализация 56
5.3.3 Первая нормальная форма 57
5.3.4 Вторая нормальная форма 57
5.3.5 Третья нормальная форма 58
5.4 Физическая модель 58
5.5 Концептуальная модель данных для движка 60
5.6 Логическая модель данных для движка симулятора профессии .... 66
5.7 Физическая модель данных движка симулятора профессии 72
5.7.1 DDL-код таблиц 78
5.8 Вывод 82
6 Разработка архитектуры движка 83
6.1 Принципы объектно-ориентированного программирования 83
6.2 Паттерны проектирования 83
6.2.2 Порождающие паттерны 84
6.2.3 Структурирующие паттерны 88
6.2.4 Паттерны поведения 90
6.2.5 Заключение 95
6.3 Анти-паттерны проектирования 95
6.3.1 Программирование Копированием-И-Вставкой 95
6.3.2 Спагетти-код 95
6.3.3 Золотой молоток 96
6.3.4 Магические числа 96
6.3.5 Жёсткое кодирование 96
6.3.6 Мягкое кодирование 96
6.3.7 Ненужная сложность 97
6.3.8 Лодочный якорь 97
6.3.9 Изобретение велосипеда 97
6.3.10 Поток лавы 97
6.3.11 Программирование перебором 98
6.3.12 Слепая вера 98
6.3.13 Божественный объект 98
6.3.14 Выводы 98
6.4 Разработка движка симулятора профессии 99
6.4.1 Внутренний и внешний интерфейсы 99
6.4.2 Модификаторы доступа 100
6.4.3 Используемые паттерны и принципы рефакторинга 100
6.4.4 Архитектура движка 105
6.4.5 Выводы 115
7 Тестирование продукта 117
7.1 Тестирование на платформе .Net 117
8 Руководство пользователя 120
8.1 Алгоритмы работы с движком 120
8.2 Инициализация объекта движка 121
8.3 Наполнение игры контентом 122
8.3 Начало игры 122
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 124
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 125
В современном мире создание мобильных видеоигр является одним из наиболее крупных сегментов индустрии развлечении, рынок которого растёт с каждым годом.
Следует отметить, что за последние 3 года изменилась структура мирового рынка игр по сегментам. Если в 2013 году большая доля рынка приходилась на игровой ПК-рынок (почти 40%), а 37% занимал сегмент консолей, то в 2016 году самым крупным сегментом становится сегмент мобильных игр, генерируя выручку 36,9 млрд долл., что соответствует 37% всего объема мирового рынка игр. То есть в 2016 году доходы в мобильном сегменте впервые превысили доходы от сегмента игр на персональных компьютерах.
Аналитики Newzoo утверждают, что рынок игр (компьютерных, мобильных и прочих) по итогам текущего года достигнет отметки в 137,8 млрд долларов, что на 13,3% превысит показатель 2017 года.
Самым крупным сегментом остаются мобильные игры. По итогам года ожидается, что этот рынок достигнет отметки в 70,3 млрд долларов, то есть на мобильные игры будет приходиться более половины всего рынка. В годовом выражении этот сегмент вырастет на 25,5%.
Оставшиеся 49% практически пополам разделят консольные и компьютерные игры. Если точнее, первый сегмент займёт 25% рынка (34,6 млрд долларов; рост на 4,1%), а второй - 24% (32,9 млрд долларов; рост на 1,6%).
Что касается более долгосрочных прогнозов: аналитики считают, что к 2021 году игровой рынок вырастет до 180,1 млрд долларов. 59% будут занимать мобильные игры, 19% - компьютерные игры и 22% - видеоигры.
В последнее время появился спрос на мобильные игры, чаще всего встречающиеся под такими названиями «Симулятор студента», «Симулятор хакера», «Симулятор чиновника» и т.п. Суть этих игр в том, что игроку даётся персонаж, которого он должен провести через череду действий к победе.
Персонаж добивается поставленной цели ежедневными действиями на разных локациях, с помощью которых он развивает свои характеристики. Он может гулять по локациям, покупать товары в магазине, отвечать действиями на какие-либо события, получать из-за этого какие-то последствия, влияющие на его состояние.
Как правило, количество действий в день у персонажа ограничено. За день персонаж может потратить все свои действия, после чего он не сможет ничего сделать. Каждое утро количество действий восстанавливается.
В процессе разработки игры у разработчика остро встаёт вопрос: как сильно будет зависеть игра от движка. Есть три варианта развития событий:
1) разработчик напишет с нуля или допишет уже существующее решение, позволяющее создать игру в удобной среде разработки;
2) разработчик так сильно свяжет движок с игрой, что не позволит отдельно использовать его для создания новой игры;
3) разработчик воспользуется уже готовым движком для своей цели, слегка видоизменив его под свои нужды.
К сожалению, среда разработки, которая была бы заточена под разработку такого рода игр, не была найдена в сети Интернет, хотя есть спрос на такого рода игры среди покупателей. Из этого следует, что следует заняться реализацией такого движка, с помощью которого можно было бы упростить работу создателям такого класса игр.
Целью выпускной квалификационной работы является проектирование движка для класса игр «Симулятор профессии». Данный продукт будет создан на основе языка C#, среды разработки Visual Studio, СУБД SQLite и Entity Framework.
Следует отметить, что за последние 3 года изменилась структура мирового рынка игр по сегментам. Если в 2013 году большая доля рынка приходилась на игровой ПК-рынок (почти 40%), а 37% занимал сегмент консолей, то в 2016 году самым крупным сегментом становится сегмент мобильных игр, генерируя выручку 36,9 млрд долл., что соответствует 37% всего объема мирового рынка игр. То есть в 2016 году доходы в мобильном сегменте впервые превысили доходы от сегмента игр на персональных компьютерах.
Аналитики Newzoo утверждают, что рынок игр (компьютерных, мобильных и прочих) по итогам текущего года достигнет отметки в 137,8 млрд долларов, что на 13,3% превысит показатель 2017 года.
Самым крупным сегментом остаются мобильные игры. По итогам года ожидается, что этот рынок достигнет отметки в 70,3 млрд долларов, то есть на мобильные игры будет приходиться более половины всего рынка. В годовом выражении этот сегмент вырастет на 25,5%.
Оставшиеся 49% практически пополам разделят консольные и компьютерные игры. Если точнее, первый сегмент займёт 25% рынка (34,6 млрд долларов; рост на 4,1%), а второй - 24% (32,9 млрд долларов; рост на 1,6%).
Что касается более долгосрочных прогнозов: аналитики считают, что к 2021 году игровой рынок вырастет до 180,1 млрд долларов. 59% будут занимать мобильные игры, 19% - компьютерные игры и 22% - видеоигры.
В последнее время появился спрос на мобильные игры, чаще всего встречающиеся под такими названиями «Симулятор студента», «Симулятор хакера», «Симулятор чиновника» и т.п. Суть этих игр в том, что игроку даётся персонаж, которого он должен провести через череду действий к победе.
Персонаж добивается поставленной цели ежедневными действиями на разных локациях, с помощью которых он развивает свои характеристики. Он может гулять по локациям, покупать товары в магазине, отвечать действиями на какие-либо события, получать из-за этого какие-то последствия, влияющие на его состояние.
Как правило, количество действий в день у персонажа ограничено. За день персонаж может потратить все свои действия, после чего он не сможет ничего сделать. Каждое утро количество действий восстанавливается.
В процессе разработки игры у разработчика остро встаёт вопрос: как сильно будет зависеть игра от движка. Есть три варианта развития событий:
1) разработчик напишет с нуля или допишет уже существующее решение, позволяющее создать игру в удобной среде разработки;
2) разработчик так сильно свяжет движок с игрой, что не позволит отдельно использовать его для создания новой игры;
3) разработчик воспользуется уже готовым движком для своей цели, слегка видоизменив его под свои нужды.
К сожалению, среда разработки, которая была бы заточена под разработку такого рода игр, не была найдена в сети Интернет, хотя есть спрос на такого рода игры среди покупателей. Из этого следует, что следует заняться реализацией такого движка, с помощью которого можно было бы упростить работу создателям такого класса игр.
Целью выпускной квалификационной работы является проектирование движка для класса игр «Симулятор профессии». Данный продукт будет создан на основе языка C#, среды разработки Visual Studio, СУБД SQLite и Entity Framework.
Была проанализирована предметная область мобильной разработки: перспективы развития, ключевые понятия предметной области, поставленная задача, достоинства и недостатки существующих решений.
Были собраны требования заказчика: маркетинговые требования, связанные со стимулами, целями создания продукта и сути проекта, и требования к продукту, связанные с профилями пользователей и пользовательских историй.
Были выбраны и обоснованы технологии, которые мы будем использовать при разработке нашего продукта.
Была разработана база данных, согласно всем требованиям жизненного цикла баз данных.
Была разработана структура движка с использованием паттернов проектирования, принципов ООП согласно требованиям заказчика.
Также были проведены тесты работоспособности созданного решения и написана документация для пользователя.
В результате выполнения задания из ВКР была реализована система под названием «Движок симулятор профессии» согласно требованиям заказчика. Все требования заказчика были удовлетворены.
Данную систему можно модернизировать, добавив:
• текстовые характеристики персонажа;
• условия возникновения событий, связанные логическими
операциями ИЛИ, И, НЕ;
• возникновение случайных событий, которые возникают утром или при входе на определённую локацию.
Поставленную цель разработка движка симулятора профессии выполнила.
Были собраны требования заказчика: маркетинговые требования, связанные со стимулами, целями создания продукта и сути проекта, и требования к продукту, связанные с профилями пользователей и пользовательских историй.
Были выбраны и обоснованы технологии, которые мы будем использовать при разработке нашего продукта.
Была разработана база данных, согласно всем требованиям жизненного цикла баз данных.
Была разработана структура движка с использованием паттернов проектирования, принципов ООП согласно требованиям заказчика.
Также были проведены тесты работоспособности созданного решения и написана документация для пользователя.
В результате выполнения задания из ВКР была реализована система под названием «Движок симулятор профессии» согласно требованиям заказчика. Все требования заказчика были удовлетворены.
Данную систему можно модернизировать, добавив:
• текстовые характеристики персонажа;
• условия возникновения событий, связанные логическими
операциями ИЛИ, И, НЕ;
• возникновение случайных событий, которые возникают утром или при входе на определённую локацию.
Поставленную цель разработка движка симулятора профессии выполнила.
