Введение 4
1. Процедурная генерация 6
1.1 История процедурной генерации, её использование в играх и
преимущества 6
1.2 Будущее процедурной генерации 7
1.3 Процедурная генерация исторического контента 8
1.4 Вывод 9
2. Разработка алгоритма размещения объектов в виртуальной
реконструкции 10
2.1 Достоверные объекты 10
2.2 Средне-достоверные объекты 11
2.3 Слабо-достоверные объекты 11
2.4 Условно-достоверные (фантазийные) объекты 12
2.5 Математика алгоритма расстановки объектов внутри «ярда» 14
2.6 Вывод 15
3. Разработка компонента процедурной генерации объектов 16
3.1 Разработка функции расстановки заборов 16
3.2 Разработка функции расстановки домов 17
3.3 Разработка функции расстановки условно-достоверных объектов 18
3.4 Разработка и сборка полноценного компонента процедурной генерации
объектов 18
3.5 Архитектура компонента процедурной генерации на примере use case
диаграммы 20
4. Тестирование и анализ результатов 21
4.1 Тестирование создания «ярда» с одним домом 21
4.2 Тестирование создания «ярда» с двумя домами 22
4.3 Тестирование создания «ярда» с тремя домами 23
4.4 Тестирование создания «ярда» с четырьмя домами 25
4.5 Анализ результатов 27
4.6 Вывод 28
Заключение 29
Список источников 31
Приложение
Создание компьютерных игр - сложный технологический процесс, когда со стороны разработчика требуется огромное количество креативности и знаний. Чаще всего в команде таких специалистов много и выполняет каждый из них разные функции. Поэтому создание компьютерной игры - трудоёмкий и дорогой процесс, порой затягивающийся на долгие годы.
Несмотря на это существует способ, которым можно создавать огромные по своим масштабам миры, не затрачивая при этом большое количество человеко-часов. Таким способом является процедурная генерация контента, которая повсеместно используется в играх. Под процедурной генерацией понимают автоматическое и полуавтоматическое создание и динамическое изменение различных составляющих частей игр, в том числе игровых объектов и уровней, двумерной и трехмерной графики, эффектов, звуков, музыки, персонажей, сюжетов и др. [1]. Это позволяет создавать невероятно детализированные виртуальные миры, затрачивая при этом небольшое количество ресурсов. В общем, процедурная генерация контента (ПГК) представляет собой код, который расставляет объекты в виртуальной игровой среде без непосредственного участия разработчика. Конечно, совсем без участия разработчика не обойтись, но, по крайней мере, ему не придётся вручную расставлять каждый маленький кустик или условную скамейку. Каждый компонент процедурной генерации должен быть оснащён набором параметров, изменяя которые разработчик получает различные версии своего игрового мира. Таким образом, решаются сразу две проблемы: стоимость создания одного уровня игры и его вариативность.
Актуальность данной работы заключается в более широком распространении исторических виртуальных реконструкций, как основного инструмента популяризации исторических городов, деревень, селений, некоторых особых местностей среди населения. Для того чтобы упростить и ускорить разработку таких виртуальных исторических реконструкций требуется использование процедурной генерации. Однако здесь выступает конфликт: процедурная генерация при отсутствии определённого и чёткого шаблона для определённой виртуальной реконструкции может создать исторически недостоверную местность. Таким образом, нарушится историческая достоверность создаваемой виртуальной реконструкции.
В данной дипломной работе автору требовалось создать нечто новое: компонент процедурной генерации, который бы генерировал исторически достоверный контент по исторически достоверному шаблону. Такой компонент должен учитывать особенности быта древних городов, деревень и селений, а также типы местности для создания наиболее достоверной инфраструктуры древних городов. Данный компонент позволит сократить время на разработку виртуальных исторических реконструкций, а также позволит уменьшить количество разработчиков и дизайнеров различных проектов по созданию виртуальных исторических реконструкций.
Прототип компонента процедурной генерации для виртуальных исторических реконструкций было решено разработать для виртуальной исторической реконструкции «Болгар XIV» Digital Media Lab. Благодаря этому можно было оценить степень исторической достоверности, иметь в распоряжении модели объектов, которые будут использоваться в данной виртуальной реконструкции и возможность протестировать компонент в условиях созданной вручную инфраструктуры виртуальной реконструкции «Древний Болгар XIV». Таким образом, были получены данные о том, насколько полно компонент процедурной генерации может отражать историческую достоверность определённой исторической эпохи по заданным параметрам, а также был проведён сравнительный анализ расстановки объектов при помощи компонента процедурной генерации и расстановки объектов вручную.
Так как «Древний Болгар XIV» создаётся на платформе Unity3D, было принято решение создавать компонент для той же платформы на языке программирования C#.
Цели работы:
1. Создание компонента процедурной генерации для исторических виртуальных реконструкций
2. Сбор и анализ информации об исторических особенностях древнего городища Болгар и его архитектуры
3. Создание определённого шаблона для виртуальной реконструкции «Болгар XIV», по которой компонент процедурной генерации расставлял бы объекты
4. Создание универсального шаблона для использования компонентом в других виртуальных исторических реконструкциях.
5. Анализ результатов: преимущества и недостатки компонента
процедурной генерации перед ручной работой дизайнера/разработчика
В рамках данной работы был разработан компонент процедурной генерации, позволяющий сократить время создания двора для виртуальной исторической реконструкции «Древний Болгар XIV», а также частично сохранить историческую достоверность вышеупомянутой виртуальной исторической реконструкции.
К положительным качествам компонента относятся его быстрота, возможность создания различных «ярдов» по количеству домов, размерам и наполнению. К недостаткам компонента относится его неспособность правильно создавать большие дворы (размерами более 30х30).
Данный компонент уже можно было бы использовать при создании виртуальной исторической реконструкции «Древний Болгар XIV», несколько модифицированный компонент - в других виртуальных исторических реконструкциях, таких как, например, «Остров-град Свияжск» Digital Media Lab. Также компонент процедурной генерации для виртуальных исторических реконструкций можно использовать и в играх, имеющих сходную с виртуальными историческими реконструкциями застройку города.
Следует отметить, что автор данной выпускной квалификационной работы выступил соавтором работы «Археологические объекты Болгарского городища X-XV вв., как материал для создания виртуально-исторической реконструкции», откуда был взят алгоритм расстановки объектов, описанный в пункте 2. Вышеупомянутый алгоритм является разработкой автора, приведшей к написанию статьи. Также в данной статье описана использовавшаяся в выпускной квалификационной работе иерархия построек и объектов.
Перед выбором направлений дальнейших разработок следует доработать данный компонент для полного процедурного генерирования «ярда» с участием дизайнера лишь в качестве человека, задающего требования к компоненту. К сожалению, работу по доработке компонента было невозможно выполнить в рамках данной выпускной квалификационной работы из-за недостаточности ресурсов.
Направлениями же дальнейших разработок являются создание универсального компонента процедурной генерации для виртуальных исторических реконструкций, который подошёл бы для любой виртуальной исторической реконструкции, модифицирование алгоритма расстановки условно-достоверных объектов для обеспечения большей исторической достоверности. Безусловно, одним из направлений дальнейших разработок должно быть полное избавление дизайнера от ручной работы в процессе проектирования и заполнения ярдов. Если заглядывать в достаточно далёкое будущее, то в нём компонент процедурной генерации сможет не только расставлять объекты и создавать дворы, но и по историческим документам и результатам раскопок создавать модели, которые будут использоваться самим компонентом, переводя всю работу дизайнеров в автоматический режим.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
