основные коды для создания игры
Пишем игры на C++, Часть 1/3 — Написание мини-фреймворка
На хабре не очень много уроков по созданию игр, почему бы не поддержать отечественных девелоперов?
Представляю вам свои уроки, которые учат создавать игры на C++ с использованием SDL!
Что нужно знать
О чем эта часть?
В следующих постах будет больше экшена, это лишь подготовка 🙂
Почему SDL?
Я выбрал эту библиотеку как наиболее легкую и быструю в освоении. Действительно, от первой прочитанной статьи по OpenGL или DirectX до стотысячного переиздания змейки пройдет немало времени.
Теперь можно стартовать.
1.1. Начало начал
Скачиваем SDL с официального сайта.
Создаем проект Win32 в Visual Studio, подключаем lib’ы и includ’ы SDL (если вы не умеете этого делать, то гугл вам в помощь!)
Также необходимо использовать многобайтную кодировку символов. Для этого идем в Проект->Свойства->Свойства конфигурации->Набор символов->Использовать многобайтную кодировку.
Создаем файл main.cpp
Пока что он ничего не делает.
Царь и бог каркаса — класс Game
Game.h
Создаем файл Project.h, он нам очень пригодится в будущем
Уже чуточку получше, но все равно как-то не густо.
1.2. Графика
Создаем аж 2 класса — Graphics для отрисовки графики и Image для отрисовки картинок
SDL_Surface — класс из SDL для хранения информации об картинке
Рассмотрим Graphics
NewImage — есть 2 варианта загрузки картинки. Первый вариант просто грузит картинку, а второй после этого еще и дает прозрачность картинке. Если у нас красный фон в картинке, то вводим r=255,g=0,b=0
DrawImage — тоже 2 варианта отрисовки картинки. Первый рисует всю картинку целиком, второй только часть картинки. startX, startY — координаты начала части картинки. endX, endY — конечные координаты части картинки. Этот метод рисования применяется, если используются атласы картинок. Вот пример атласа:
(изображение взято из веб-ресурса interesnoe.info)
Рассмотрим Image
Он просто держит свой сурфейс и дает право доступа к своим закрытым членам классу Graphics, а он изменяет сурфейс.
По сути, это обертка над SDL_Surface. Также он дает размер картинки
В конструкторе инициализируется SDL и создается экран.
Функция Flip должна вызываться каждый раз после отрисовки картинок, она представляет получившееся на экран и чистит экран в черный цвет для дальнешней отрисовки.
Остальные функции малоинтересны, рекомендую разобраться в них самому
Нет, вы все правильно делаете, этот файл и должен быть таким 🙂
Надо изменить Game.h, Game.cpp и main.cpp
Game.h
Тут мы добавляем указатель на Graphics и в Execute добавляем размер экрана
Ничего особенного, разве что не пропустите функцию SDL_Quit для очистки SDL
Тут мы создаем экран размером 500 на 350.
1.3. Ввод
Надо поработать со вводом с клавиатуры
SDL_Event — класс какого-нибудь события, его мы держим в Input’е для того, чтобы не создавать объект этого класса каждый цикл
Ниже расположены методы, не представляющие особого интереса. Примечание: методы с окончанием Down вызываются, когда клавиша была нажата, а с окончанием Up — когда опущена.
Здесь мы обрабатываем наш объект событий в функции Update, а остальные функции просто проверяют тип события и его значения.
Изменяем теперь Game.h и Game.cpp
Как видно, мы добавили указатель на Input и создали методы-возвращатели Graphics и Input
1.4. Итоги
Это был первый урок. Если вы дошли до этого места, я вас поздравляю! У вас есть воля, присущая программисту 🙂 Смотрите ссылки в начале статьи на последующие уроки для того, чтобы узнать еще много нового!
Как начать писать игры
Путь в индустрию игровых разработок не близок. Эта статья призвана помочь понять с чего лучше начать это путешествие.
Вы только что закончили ваш первый курс по С++ и хотите начать делать игры. Кто-то указал вам на этот сайт и вы, возможно, поэкспериментировали немного с руководством. Вы изучили несколько лаконичных примеров, но не нашли руководства о том, как сделать целую игру. И на то есть причина.
Руководства хороши для обучения чему-то шаг за шагом, например тому, как перемещать изображение точки по экрану. Для того чтобы собрать игру воедино, вам нужны навыки решения возникающих проблем, приобретаемые лишь с опытом. Это не то, чему можно научиться из руководств. Лучший способ научиться делать игры — это начать их делать.
Выбор проекта
Итак, с чем же начать? Проще ответить с чего начинать не стоит, а именно с больших проектов, типа полноценной 3D FPS, MMO или даже длинного платформера 16-битной эпохи. Самая распространенная ошибка начинающих разработчиков это начать с большого проекта основанного на Крутой Идее или взять проект, который кажется простым, и закончить с полузаконченной кучей спагетти-кода. Поначалу следует создавать небольшие проекты.
В ранних проектах ваша основная цель учеба, а не реализация Крутых Идей. Поддерживая проект небольшим, вы можете сфокусироваться на изучении новых техник, а не тратить кучу времени на управление кодом и рефакторинг. Несмотря на то, что ваша Крутая Идея может быть офигительно офигенной, реальность индустрии разработки такова, что чем больше проект, тем больше вероятность совершить ошибку в архитектуре. И чем больше проект, тем дороже обходится эта ошибка. Помните историю Дедала и его сына Икара? Дедал создал крылья из воска и перьев для своего сына. Он предупредил Икара не подлетать на них слишком близко к солнцу. Но Икар проигнорировал предупреждение и крылья расплавились, и тогда-то гравитация и настигла его. 
Поэтому помните: не подлетайте слишком близко к солнцу на ваших новых программистких крыльях.
Принимая во внимание все выше написанное, вот пара советов с чего начать.
Графика и обработка событий
Цель вашего первого проекта перейти от консольной разработки к разработки событийных графических приложений. Он так же научит вас фундаментальным основам игровой логики и архитектуры. Я рекомендую что-нибудь пошаговое, потому что игры с движением это совсем другой зверь.
Старайтесь сохранять проект простым, чтобы вы могли его завершить и не потерять интерес на полпути, так никогда и не закончив игру. Важно довести игру до конца, потому что вы не учитесь процессу разработки, если у вас несколько недоделанных игр на жестком диске.
Есть один момент, на который я хочу указать тем, кто будет делать крестики-нолики или четыре в ряд. Не стоит сейчас сильно беспокоиться об искусственном интеллекте. Сделать игру только для двух игроков или для игры с компьютером, который делает случайные ходы вполне достаточно для начала.
Если до этого вы имели дело с графикой и обработкой событий и чувствуете себя комфортно в этой области, можете приступить прямиком к следующему шагу.
Синхронизация, движение, столкновения, анимация
Здесь вы познакомитесь с движением, временем, анимацией, обнаружением столкновений, игровым циклом, вычислениями очков, побед и поражений и другими важными базовыми концепциями используемыми в каждой игре.
Duck Hunt и Pong — хорошие проекты для тех, кто уже имеет опыт в программировании графики и событий. В них есть простое обнаружение столкновений и все важные основы игр в реальном времени.
Space Invaders и Galaga — хороший выбор для второго/третьего проекта. В них есть уровни, поэтому вам нужно будет узнать как передвигаться от уровня к уровню, при помощи конечного автомата. Вы можете прочитать про конечные автоматы здесь(англ.). Игры в стиле «перестреляй их всех» так же требуют создать простые шаблоны поведения для врагов, что является шагом в сторону искусственного интеллекта.
Тетрис хорош для второго/третьего проекта. В нем совсем немного логики нужной для создания игры-головоломки. Это игра приличного размера, так что вам придется научиться разделять вашу программу на несколько исходных файлов, о чем вы можете больше прочитать здесь(англ.). Не недооценивайте Тетрис. Я недооценил и только посмотрите на это жуткое месиво в коде Lazy Blocks.
Переинженеринг
Типичная ошибка новичка это попытка сделать Самую Лучшую Игру Всех Времен, заканчивающаяся переинженерингом. То есть когда он пытается написать самую лучшую игру/движок и это все заканчивается тем, что используется только маленькая часть того что было понаписано.
Когда я был начинающим я переинженерил AI для крестиков-ноликов. Я хотел сделать игру с непобедимым AI. Мне удалось достигнуть этого, запрограммировав компьютер на знание всех возможных ловушек. Звучит круто не правда ли? Это заняло почти 40 000 тысяч строк в основном скопированного кода и месяц моего свободного времени.
Позже я выучил структуры данных и узнал про алгоритм Минимакс, который при меньшем размере кода не только делал нужное, но еще и делал это лучше.
Так что учитесь на моих ошибках и не будьте излишне амбициозны. Концентрируйтесь на обучении тому как делать игры, а не просто делайте их.
Планирование, анализ столкновений, физика, уровни, искусственный интеллект
Теперь, когда у вас за плечами две или три маленьких игры, пришло время сделать первый крупный проект.
До сих пор, вы, вероятно, программировали как придется. Это закончится на этом этапе. В реальном мире большинство процессов разработки завершается до того, как будет написана первая строчка кода. Ничто не может быть хуже, чем осознание того, что для того чтобы добавить в вашу игру то, что вы хотите, вам придется выкинуть весь написанный код, потому что вы не спланировали все заранее. Теперь, когда у вас есть опыт создания игр, вы знаете из чего состоит процесс разработки. Теперь вы можете планировать игры, перед тем как начинать их делать.
Теперь про вашу следующую игру. Break Out и Puzzle Bobble хороши для третьего проекта, потому что они включают в себя продвинутое распознавание столкновений и физику. Физика важна, поскольку дает игре реалистичное ощущение. Даже в Super Mario Brothers есть ощущение гравитации и инерции. Бильярд отличный проект для тех, кто хочет напрячь извилины физикой.
В играх типа бильярда вам нужно не только обнаруживать столкновения, но и обрабатывать их в определенном порядке. Обработка столкновений разительно отличается от их обнаружения. Хотя создание бильярда или 2D платформера может показаться простым делом, анализ столкновений в правильном порядке — запутанный процесс, и не должен быть недооценен.
Break out и Puzzle Bobble так же включают дизайн уровней и требуют загрузки и освобождения их ресурсов. Хорошим опытом будет создание редактора уровней для игры. Редакторы позволяют вам легко создавать уровни и не вынуждают впаивать их в приложение. У меня есть статья(англ.) про создание редактора уровней.
Так же вы возможно хотите попрактиковаться в написании искусственного интеллекта (AI). Один из вариантов — вернуться к крестикам-ноликам или четырем в ряд и написать непобедимый AI. Теперь вы уже должны знать структуры данных и сможете использовать знания о деревьях для использования алгоритма Минимакс. С этим алгоритмом вы можете просчитать все возможные исходы крестиков-ноликов и создать непобедимый AI. Забавно расстраивать им своих друзей. Так же вы возможно захотите сделать разные уровни сложности. Игра не приносит радости, если в нее нельзя выиграть.
Pac Man — отличный способ попрактиковаться в написании AI. Нужно будет знать структуры деревьев/графов и алгоритмы поиска, типа A*, для того чтобы призраки могли пройти через лабиринт. Так же нужно будет сделать чтобы призраки работали в команде. Все это пригодится когда вы будете делать игры со сложным AI, типа стратегий в реальном времени. Об основах AI можно прочитать тут(англ.).
Платформеры, Action/Adventure, RPG, RTS, движки
Теперь, когда вы получили опыт создания хорошо спланированной игры, вы готовы к созданию Action/Adventure/Платформера. Это будет кульминация графики, движения, анимации, анализа/обнаружения столкновений, физики, AI, программной архитектуры и всего остального, что вы изучите к этому моменту. Тем кто более амбициозен, можно предложить сделать стратегию в реальном времени(RTS) или ролевую игру(RPG). Будьте осторожны, потому что RPG и RTS действительно огромные проекты.
RTS также сложны архитектурно, а так же требуют много AI. Вам нужно будет делать поиск пути для юнитов, получение ими команд, разное поведение в зависимости от полученных команд. Если вы никогда до этого не делали AI, будет лучше начать с клона Pac Man’а для начала.
Вероятно вам впервые придется делать движок для вашей игры. Чего следует избегать, так это создания универсального движка. Создавая движок не пытайтесь сделать его подходящем для любой игры. Если ваша игра требует x, y и z, делайте движок который умеет x, y и z. Движки создают исходя из того что нужно для конкретной игры, а не из того что любой игре может потенциально понадобится.
Другая распространенная среди новичков ошибка — это попытка создать движок в качестве первого проекта. И обычно это универсальный движок. Вам не нужен движок с фантастической графикой для создания Pong’а или Space Invaders. Программируя, легко закопаться в деталях. Концентрируйтесь на общей картине и завершайте свои игры.
Кажется все хотят сделать следующую большую MMO. Создание онлайн игр не то, во что можно быстро вникнуть. Я понял это когда попытался сделать онлайн покер сразу после завершения крестиков-ноликов.
Добавление сети значительно усложняет игру. Когда один игрок что-то делает, вы должны послать информацию об этом всем остальным. Это все равно что если бы ваша правая рука не знала о том, что делает левая. Так же вам придется выбирать между загрузкой сервера и тем что он может контролировать. Чем больше делает серверная часть, тем меньше возможностей жульничать у клиента, но это также означает большую нагрузку на сервер. Для action и других игр с высоким темпом геймплея, вам придется беспокоится о сетевой задержке и потере пакетов.
Вам следует полностью закончить хотя бы одну хорошо спланированную игру, перед тем как пробовать делать сетевую игру. В качестве первого сетевого проекта, попробуйте сделать что-нибудь, что не критично к скорости. Например простой чат-сервер/клиент будет хорошей практикой. Так же можно вернуться к крестикам-ноликам/четырем в ряд и добавить в них возможность играть в по сети. Как вариант попробуйте сделать сетевую карточную или настольную игру.
После того как ваш первый сетевой проект готов, попробуйте сделать что-нибудь в реальном времени. В вашем первом сетевом приложении вы, вероятно, использовали TCP, чтобы быть уверенным в том, что данные которые вы принимаете доходят в том порядке, в котором вы их посылали. Для игр в которых происходит много действий, задержки создаваемые TCP вероятно будут слишком велики, так что вам придется использовать UDP. UDP не гарантирует порядок доставки как и саму доставку вообще. Так как UDP не делает дополнительных проверок целостности он быстрее. Вам придется пожертвовать легкостью использования TCP, в обмен на скорость UDP и необходимость самостоятельной проверки целостности данных при создании игры.
3D игры
Перед тем как делать 3D игры, вам следует сделать хотя бы одну хорошо спланированную игру и иметь хорошее понимание трехмерной векторной математики, линейной и Ньютоновской физики. Тут вам придется иметь дело с вершинами, текстурами, освещением, тенями, опредением взаимодействия с объектами в трехмерном пространстве, загрузку моделей и прочими сложно звучащими вещами.
Хорошая новость в том, что если вы уже сделали 4 или 5 игр, вы уже знаете основы необходимые для создания игры. Вы уже хорошо знакомы с процессом разработки и знаете свои возможности как программиста. Неважно трехмерный шутер или двухмерный, он по прежнему шутер. 2D RPG или 3D RPG по прежнему RPG.
Не считайте это оправданием пропустить 2D и сразу перейти к 3D. Прежде чем научиться бегать, нужно научиться ходить.
Как программировать игры: языки, движки и все, что нужно знать начинающему разработчику
Сперва это кажется дико сложным, но чем глубже погружаешься, тем лучше получается. Рассказываем, как начать делать игры,
Главное — в самом начале узнать, что нас ждёт, чтобы потом не свернуть на полпути, пройти все этапы и выпустить релиз. Подробно всем тонкостям, навыкам и хитростям мы обучаем на курсе «Профессия разработчик игр на Unity». Здесь же рассмотрим первые шаги, которые ждут разработчика.
С чего начать разработку игры
Рассчитываем, что вы уже придумали, какой будет игра, разработали концепт и уже ищете способы разработки. Настало время реализовать свои задумки. Есть несколько вариантов, как это сделать.
Все три способа подразумевают какое-никакое программирование, так что знать хотя бы основы вам точно придётся.
Пишет о программировании, в свободное время создает игры. Мечтает открыть свою студию и выпускать ламповые RPG.
Языки программирования
Подойдут любые, от Python и C до Pascal и Java. От выбора зависит то, сколько времени уйдёт на игру и для какой платформы будет релиз. Также язык влияет на производительность.
На C++, например, пишут для любой платформы, а вот PHP или JavaScript лучше подходят для браузерных игр. Если же вы используете один из движков, то лучше вдобавок изучать C# — на нём прописывают скрипты. Главное — не недооценивать языки. Движок Unity дружит и с JavaScript, а MineCraft был написан на Java.
Движки для создания игр
Среди современных выделим:
Crysis, Far Cry, Sniper II: Ghost Warrior.
Gears of War 4, Dead Pool, Mortal Kombat X, Tekken 7
Outlast, Assassin’s Creed: Identity, Temple Run, Deus Ex: The Fall.
Большой популярностью пользуется Unity, он рассчитан как на 2D-, так и на 3D-игры. Он подходит под разные платформы и языки. На нём создается большинство мобильных и инди-игр. Он бесплатный, но если вы зарабатываете на своих играх больше 100 тысяч долларов в год, то придётся делиться ими с разработчиками Unity.
Как строится игровой код
Допустим, вы выбрали язык и движок, составили план. Что дальше? Продумайте всё от и до. В зависимости от выбранного вами пути (чистый язык или использование движка) будет отличаться и то, что вас ждёт на разных этапах разработки.
Если делаете всё своими силами, то на ваши плечи ляжет работа над физикой, механикой, графикой, искусственным интеллектом и балансом. Если выбрали движок — можно вздохнуть спокойно.
Физика
Физика — это то, как мир игры реагирует на действия игрока или объектов внутри мира. Вот какие могут быть физические действия:
Если пишете сами, то для обычного прыжка придется:
Не говоря уже о том, что нужно работать над анимацией всего этого.
В движках уже прописана физика, и нужно лишь подогнать её под свои нужды. Для примера:
И для этого не придётся писать код вообще — всё уже предусмотрено.
Механика
Игровая механика — это то, какими способами игрок взаимодействует с миром. Совокупность игровых механик составляет игровой процесс. Например, вы уже реализовали возможность ходьбы и прыжков. Эта игра, скорее, платформер.
А если добавите механику получения опыта, повышения уровней, прокачки навыков, — игра станет походить на RPG. Механика — такая же важная составляющая игры, как и сюжет или графика.
Ещё один пример: вы написали сценарий к игре, в которой нужно сбежать из тюрьмы. Даже если игра будет самой линейной в мире, игровая механика может всё изменить:
Будучи программистом, придётся уделять много времени механике.
Графика
Раньше графика создавалась с помощью программного кода, потом придумали текстуры и спрайты, а для 3D-игр используются модели. Подготовив все текстуры и модели, нужно добавить их в игру.
В движке достаточно просто загрузить нужные файлы и прикрепить их к нужным моделям. Иначе — прописывать всё вручную, в том числе и анимацию.
Для анимации 2D-объектов создаётся текстура по типу той, что на изображении выше. Она разбивается на равные части, которые сменяют друг друга. То есть игрок сначала видит первый кадр, который потом сменяется на второй, а затем на третий — это создает иллюзию движения.
Если брать 3D-модель, то используется скелетная анимация — модель как бы нанизывается на специальный каркас (скелет) с подвижными частями. Движение этих частей прописывается в коде.
На скриншоте видно, как персонаж сгибает руку в местах с точками (вершинами). Таких точек может быть очень много, если требуется сложная анимация — жесты, мимика и так далее.
Создаётся анимация так: прописываются точки координат или захватываются движения реального актера.
Первый способ сложный, но дешёвый, потому что от программиста требуется только прописать движения — сдвинуть точку A1 на координаты (50,240).
Второй проще, потому что достаточно одеть актеров в специальные костюмы с маячками, отснять это и перенести в игру. Но тут, конечно, придётся оплатить костюмы, павильон, работу операторов, постановщиков и актёров.
Баланс
Чтобы играть было интересно, нужен баланс. Это значит, что у каждого противника должны быть сильные и слабые стороны. Так геймплей не превратится в убийство одуванчиков или десятичасовые перестрелки с боссом.
Искусственный интеллект
Если геймплей предусматривает взаимодействие с NPC, то им нужно прописать модели поведения: реакцию на действия игрока, агрессивность, возможность вести диалоги или торговать.
Работа с ИИ — одна из самых сложных, потому что стоит учитывать множество ситуаций, для которых задумана реакция. Например, когда вы пытаетесь пройти в дверь, ваш компаньон обязательно должен преградить вам путь, чтобы жизнь малиной не казалась.
На какие платформы ориентироваться
Разобравшись с тем, как всё будет устроено в игре, можно приступать к разработке. Но чтобы проект был коммерчески успешен, выбирайте популярные платформы. Всего можно выделить четыре:
У каждой из этих платформ своя аудитория с вполне конкретными предпочтениями. На мобильных устройствах предпочитают головоломки (2048, 94%, Cut the Rope), аркады (Subway Surf, Temple Run, Angry Birds) и казуалы (Talking Cat Tom, Kitty Kate Baby Care, Hair Stylist Fashion Salon).
На компьютерах играют в MMORPG (Lineage II, World of Warcraft, Skyrim) или шутеры (Battlefield, Call of Duty, Counter-Strike).
Приставки подходят для гонок (Need for Speed, Blur, Burnout Paradise), приключенческих игр (Assassin’s Creed, Portal, The Walking Dead) и так далее.
В браузерах собирают пазлы и строят фермы.
Конечно, можно сделать и головоломку для PS4, и гонку для браузера — никто никого не ограничивает.
Заключение
Будьте готовы к тому, что ваша первая игра не станет шедевром. Но не расстраивайтесь, потому что такие проекты отлично подходят для обучения.
Подтяните свои навыки в программировании, чтобы научиться создавать игры, изучите современный язык, который часто используется разработчиками, и выпустите свой первый проект. А наш курс поможет вам в этом.
Профессия
Разработчик игр на Unity
Годичный учебный курс с полным погружением в профессию разработчика игр. Вы изучите основы геймдизайна, научитесь разрабатывать 2D-, 3D- и мобильные игры, освоите способы их монетизации и продвижения.