Ю.в. Дашm, А.А. Заика Основы разработки компьютерных игр в XNA Game Studio 2-е издание, исправленное ДашкоЮ.В. Заика А.А. Национальный ОжРЬПЫЙ Университет "интуит" 2016 , Ю.В. Дашm, А.А. Заика 0rn08bI разраБО11Ш компьютерных нгр 8 XNAG"",e sшdiо Основы разработки компьютерных игр в XNA GзIТМ" Studio! Ю.В. Дашко, А.А. Заика­ М.: Национальный orкрыты
й Университет "ИНТУI-ff", 2016 Курс посвящен основным меюдам разработки компьютерных игр в XNA Gзте Studio 2.0., разработке докумеитации и реализации самостоятельных игровых проектов. Он предназначеи ДIIЯ С#-программисmв (С1)'деиmв специаЛЬНОС111 «ПРИlUlадиая информа111ка»). Курс будет реализован в виде дисциплины регионального компонента учебного плана указанной специаЛЬНОС111. Курс начииается с описания общих идей разработки компьютерных игр, игровой документации, и с общего обзора XNA в виде лекций. Основная чаCTh лекций пршоднтся на начало курса. После эmго курс продолжается в виде лабораторных работ, коюрые содержат, с одной стороны, указания о праК111ческом выполнении тех илн иных дейcwий С необюднмымн И1lllЮС1рациями, а с дРугой - достаточную ДfIЯ понимания эmх дейс1ВНЙ теореmческую базу. Лабораmрные раБоlы
можно разделить на два блока. Первый рассма1ривает создание двухмерных игр, на их примере исследует справедпнвые ДfIЯ любых видов игр концепции, второй сконцен1рИРОван на работе с 1рёхмерной графикой. Оба блока завершаются разбором достаточно масштабного игрового проеlffil, деМОНC1Vирующего взаимодеЙС1Вие технологий, изученных ранее. (с) 000 "ИНТУИТ.РУ", 2009-2016 (с) Дашко Ю.В., Заика А.А., 2009-2016 Ю.В. Дашm, А.А. Заика 0rn08bI разраБО11Ш компьютерных нгр 8 XNAG"",e sшdiо ОСНОВЫ разработки компьютерных игр Эта лекция посвящена основам разработки компьютерных игр. Здесь мы будем говорить об играх и об их создании без рассмотрения конкретных - инструментов. Многие курсы начинаются с исторической справки мы не будем отходить от этой традиции. 1.1. Очерки истории компьютерных игр История видеоигр начинается в пятидесятых годах прошлого века. Тогда появились первые устройства, которые позже превратились в игровые приставки, портативные игровые консоли и персональные компьютеры, которые сегодня являются старейшей игровой платформой. Термин ''видеоигры'' (video games) сегодня используется для обозначения всех видов игр, взаимодействие с которыми организовано с помощью различных устройств для отображения видеоинформации. В эту категорию попадают компьютерные игры, игры для игровых приставок, для мобильных устройств. Рассмотрим основные этапы развития видеоигр. 1940-е годы Компьютерные игры ведуг свою историю с 1947 года. Тогда была создана первая игра - ракетный симулятор. Эта игра вряд ли смогла бы - - стать массовой а массовость это один из признаков современных игр. Она была реализована с помощью запатентованной в 1947 году катодно-лучевой трубки. Игрок мог управлять световым пятном - ракетой, которой нужно было поразить цель. Причем, так как в те времена катодно-лучевые трубки были чрезвычайно ограничены в возможностях, цель была просто нарисована и прикреплена к поверхности экрана. Создание игровых устройств и программ привлекало многих людей, работавших в высокотехнологичной сфере, людей, связанных с , Ю.В. Дашm, А.А. Заика 0rn08bI разраБО11Ш компьютерных нгр 8 XNAG"",e sшdiо компьютерами, поэтому уже в 50-х годах мы можем наблюдать развитие этой c~pы. 1950-е ГОДЫ Развитие компьютеров, средств отображения инqюрмации, привело к созданию нескольких заметных игровых проектов. Как и прежде, они рассматривались скорее как достижения программистского искусства и современной в тот период времени техники, а не как игры, в которые MOryг играть все желающие. Так, в 1952 году Александр Дуглас разработал программу ОХО - компьютерный вариант игры в крестики-нолики. Эта программа была создана в рамках его научной работы, которая была посвящена человеко-машинному взаимодействию. Программа содержала модуль - искусственного интеллекта именно он позволял компьютеру играть с человеком. в 1958 году Уильям Хиrn.нботэн разработал игру Тепnis for Two (Теннис - для двоих) простой симулятор игры В теннис. Нередко именно эту игру считают первой настоящей видеоигрой. Для управления в игре использовались контроллеры, оснащенные джойстиком и кнопкой. В качестве устройства отображения инqюрмации игра использовала осциллограф. Устройство служило для развлечения посетителей Брукхэвенской Национальной Лаборатории в Нью-Йорке. 19БО-е ГОДЫ в 60-х годах появляются проекты, которые вполне можно сопоставить с современными компьютерными играми. Однако, реализовывались они, в основном, на ЭВМ, которые имелись в распоряжении учебных заведений. 1961 в годУ Стив Рассел и его товарищи из Массачусетского (CIllA) Spacewar! - университета написали игру (именно так с ВОСЮJИцательным знаком) - она работала на компьютере PDP-1. Цель - игры поразить космический корабль противника и при этом не ; Ю.В. Дашm, А.А. Заика 0rn08bI разраБО11Ш компьютерных нгр 8 XNAG"",e sшdiо попасть под его огонь и не столкнугься со звездой. в 1966 Ральф Баер создал компьютерную игру Chase, которая примечательна тем, что впервые использовала в качестве устройства для вывода информации обычный телевизор. в 1969 Кен Томпсон из компании АТ&Т написал игру Space Trave! для ОС MULТlCS. В последствии игра была порти ров ан а на другие ОС, в результате она стала первой программой для ОС Unix. 1970-е ГОДЫ Если ранее видеоигры были чем-то редкостным, то 70-е годы можно считать настоящим игровым бумом. Игры развивались в нескольких направлениях - это были игровые автоматы, игры для больших компьютеров, установленных в учебных заведениях, игры для - домашних компьютеров, а так же консольные игры. В частности, Atari Magnavox. популярностью пользовались консоли от и Интересно развивалась ситуация среди пользователей домашних компьютеров. Например, в те времена некоторые игры распространялись в виде текстов, напечатанных в журналах или книгах. И домашний пользователь ПК должен был вручную набирать текст - игры, отлаживать, компилировать программу, и, в результате играть. 1971 - в появился первый игровой автомат он был запущен в Стэнфордском университете. На автомат была установлена игра Galaxy (она была основана на концепции Spacewar!). В этом же годУ Нолэн Басшнелл и Тед Дабни создали игровой автомат, основанный на той же Spacewar!. Их игра называлась Computer Space, всего было произведено 1500 эюемпляров этого автомата. В этом же годУ Дон Дэглоу написал первую компьютерную реализацию бейсбола на компьютере DEC PDP- 10. В этом же году Майк Мэйфил из Массачусетского технологического университета разработал игру Star Trek 1972 Atari PONG в основана компания Atar~ в этом же году ВЫIШJa игра и соответствующее устройство. Было продано 19000 копий этой игры. в 1974 появились игры Maze War и, Spasim - первые попытн создания Ю.В. Дашm, А.А. Заика 0rn08bI разраБО11Ш компьютерных нгр 8 XNAG"",e sшdiо FPS. многопользовательских трехмерных В этом же году Брэд Фортнер разработал игру Airf1ight - авиасимулятор. Эта игра стала прообразом для Мiсrоsоft Flight Simulator. в 1975 году была написана текстовая компьютерная игра Аdvепtше. Компьютеры тех времен имели скромные вычислительные ресурсы, поэтому текстовые игры были популярными. К тому же, многие игры "общались" с игроками, распечатывая ин<lюрмацию на принтере. в 1978 вьшиа игра Space Iпvаdегs от Taito - ее успех активизировал других производителей игровых автоматов. 1979 в году, выпущена игра Рас Мап. Эта игра актуальна до сих пор. Она занесена в Книгу Рекордов Гиннеса как самая распространенная игра в мире. 1980-е в 80·х годах игровые автоматы, которые были популярны в ПрОllИом десятилетии, теряли позиции. Однако начало 80·х можно считать золотой эрой игровых автоматов. - Теперь на первый план выходят игры для ПК, а так же для игровых консолей. Среди компьютеров тех времен можно отметить ZX Sресtruщ Apple 11, Apple Масiпtоsh, Соmпюdоге 64, 18М РС. в это же время появляются многие компании-издатели и компании­ - Electronic Arts - разработчики игр. Некоторые из них, например существуют и по сей день. в 1980-е были заложены основы многих популярных сегодня игровых - жанров и способов построения игрового мира. Например это скроллинговые игры, квесты, сетевые игры, трехмерные игры. Благодаря разработке новых аппаратных средств в играх появилось неплохое звуковое оформление. В 1985 годУ была разработана игра, которая не теряет популярности и в наши дни. Речь идет о всемирно известном Тетрисе, который создал наш соотечественник Алексей Пажитнов. В этом же году выпущена Niпtепdо Епtегtаiпmeпt System - игровая консоль, которая набрала , огромную популярность к началу Ю.В. Дашm, А.А. Заика 0rn08bI разраБО11Ш компьютерных нгр 8 XNAG"",e sшdiо 1990-х годов. Кстати, даже сегодня можно поиграть в NЕS-игры. Nintепdо и некоторые другие компании выпускают игровые консоли, или, как ИХ принято называть, игровые приставки, до сих пор. в 1987 была разработана ролевая игра Fina! Fantasy - она стала одной из популярнейlШlХ ролевых игр и до сих пор выходят ее новые релизы. в 1989 компания Nintendo выпустила карманную игровую консоль Game Воу. 1990-е в 90-х годах индустрия компьютерных игр окрепла, игры разрабатывались уже не одиночками, как это было раньше, а огромными командами профессионалов. СеГОДНЯllllШМ играм мы обязаны разработкам, которые сделаны в 1990-е годы. А многие игры тех лет все еще популярны. Например - Star Craft (1998), чемпионаты по которому проводятся ДО сих пор, Duke Nukem 3D, продолжение которой ожидается уже много лет, но сама игра все не теряет актуальности, или Counter Strike - мод к Half Life, вышедlШlЙ в 1999 году. Первая версия Аloпе in the Dark ВЫШlIa в 1992 году. Одна из первых 3D-игр - Quake - увидела свет в 1996 году. Отчасти эта игра обязана своему появлению набору микросхем Voodoo, который выпустила компания Зdfx. Этот набор микросхем значительно ускорял возможности ПК по обработке трехмерной графики. Quake, в 90-е начали развитие Интернет-игры. Так, уже ynомянугая позволяла устраивать многопользовательские бои в Интернете, то же самое касается StarCraft'a, Age of Empires, Uhima Оnlinе, EverQuest. Стали Macromedia Flash - - появляться игры, основанные на такие игры обычно различные реализации достаточно простых, но увлекательных концепций - популярны и сегодня. Главная особенность Flash-игр заЮlючается в том, что для их исполнения нужен лишь WЕВ-браузер, оснащенный соответствующими надстройками. Что касается игровых консолей, то они развивались в 90-х годах. Пожалуй, наиболее заметными сред,и них были SNES и Nintendo 64 от Ю.В. Дашm, А.А. Заика 0rn08bI разраБО11Ш компьютерных нгр 8 XNAG"",e sшdiо Ninterкlo, Sega Mega Drive, Sony PlayStation Наши дни в наши дни игры продолжают развиваться. На рынке ИгрОВЫХ консолей есть три СИЛЬНЫХ конкурента. Это Мiсrоsоft ХЬох 360 (ее предшественница - ХЬох - появилась в 2001 году), Sony PlayStauon Ш и Ninterкlo Wii - Сегодня создание компьютерных игр это огромная ИНдУстрия. Бюджеты игровых проектов достигают десятков миллионов долларов, а объем рынков современных игр компьютерных, консольных, мобильных, оценивается десятками миллиардов долларов. Можно заметить, что разработкой компьютерных игр в самом начале их возникновения занимались одиночЮ1. Позже, в начале 80-х годов, начали возникать компании-разработчики и компании-издатели игр. В 1980-90-х годах заметные игровые проекты обычно создавались трудами крупных компаний. Однако, последние несколько лет роль небольших групп разработчиков и даже одиночек возрастает. Этот вывод можно сделать, например, если проанализировать такой феномен, как любитеЛЬСЮ1е модификации (или, как принято говорить, моды) популярных игр. Например, популярная игра Counter Strike появилась в виде любительского мода к Half Life. Поговорив об истории игр, перейдем к описанию этапов создания игры и к характеристике ''игровых'' профессий. 1.2. Этапы разработки компьютерной игры Разработка компьютерных игр - это достаточно четко отлаженный процесс, который имеет определенные этапы, так или иначе проходимые играми при их создании. Однако жизнь обычно вносит свои коррективы даже в самые четкие планы. Очень часто разработчиЮ1 игр не MOгyr успеть доделать игру в сколько­ нибудь приемлемые сроки - ЯРЮ1й пример - Duke Nukem Forever, выпуска которого весь игровой мир, ждал уже много лет. ПрактичесЮ1 Ю.В. Дашm, А.А. Заика 0rn08bI разраБО11Ш компьютерных нгр 8 XNAG"",e sшdiо всегда после выхода компьютерной игры за ней сле.цуют исправления - все дело в том, что разработчики, опять же, не укладываются в отведенные им сроки. Исходные коды игр нередко ''уходят'' в Интернет и все играют в новейшую игру задолго до ее официального релиза. Причем, здесь нельзя однозначно сказать, вредно ли это для ИГРОВЫХ компаний. С - - одной стороны вредно ведь копии игры попадают к пользователям совершенно бесплатно (не считая затрат на трафик вИнтернете). - Однако, с другой часто ''ушедшие'' коды далеки от совершенства и "угечка" лишь разогревает интерес к финальной версии игры. Надо учесть, что в игровом бизнесе существует два типа компаний разработчик (developer) и издатель (publisher). Если разработчик и издатель совпадают - процесс разработки игры лишь выигрывает разработчику нет нужды убеждать стороннего издателя в целесообразности капиталовложений в разработку Рассмотрим этапы разработки типичной компьютерной игры. Подготовка к производству Подготовка к производству игры - это первый этап работы над игрой. Задача разработчиков на этом этапе - разработать концепцию игры, дизайн персонажей, выбрать средства для реализации проекта, создать прототип игры, подготовить план, по которому БУдет создаваться игра и согласовать этот план с начальством, либо - с компанией, которая планирует издавать игру Как правило, все современные игры пишугся ПQЦ конкретного издателя, который часто ВЮJадывает в разработку нем алые средства. Когда все административные вопросы решены, игра вступает на этап ПрОИЗВQЦства. Производство ПРОИЗВQЦство - это ЮJючевой этап в создании игры. Разработчики