Як створюються комп’ютерні ігри

28 березня 2024 2 хвилин Автор: Lady Liberty

Ви дізнаєтесь про основні елементи, що формують структуру комп’ютерних ігор, включаючи графіку, звук, управління, фізику та геймплейну логіку. Отримаєте уявлення про те, як ігри взаємодіють з бібліотеками для розширення функціоналу, як організовані основні цикли ігор, а також про обробку даних і взаємодію з серверами в мультиплеєрних іграх.

З чого все почалося

Відеоігри давно перестали бути просто розвагою — це вже ціла галузь, яка поєднує мистецтво, технології та бізнес. Завдяки розвитку технологій, вони стали універсальним медіа, що підходить як для самовираження, так і для розваги. Від текстових ігор 70-х до сучасних VR-проєктів — цей шлях був захопливим і сповненим революційних проривів.

1. Історичний контекст

Розвиток відеоігор відображає технологічний прогрес і культурні зміни.

  • Перші роки. У 70-х з’явилися текстові ігри, як-от Zork, та прості аркадні розваги на кшталт Pong. Це були основи, які визначили поняття інтерфейсу та інтерактивності.

  • 80-ті роки: початок золотого віку аркадних ігор. Space Invaders і Pac-Man стали культурними феноменами, а Super Mario Bros заклав фундамент платформерів.

  • 90-ті роки: справжній прорив у 3D. Doom показав, як виглядає справжній екшн у тривимірному просторі, а Half-Life інтегрував сюжет прямо у геймплей.

  • 2000-ні: початок ери багатокористувацьких ігор. The Sims пропонував симуляцію життя, а World of Warcraft створив новий стандарт MMORPG.

  • Сучасність: технології, як-от Unreal Engine 5, дозволяють створювати графіку, що важко відрізнити від реального світу. Ігри типу The Last of Us 2 поєднують кінематографічну розповідь із захопливим геймплеєм.

Історія розвитку ігор показує, що кожне десятиліття приносить революційні зміни, і цей тренд триває досі.

2. Сучасні інструменти для створення ігор

Сьогодні ігрові движки значно спрощують розробку, дозволяючи навіть невеликим командам створювати конкурентоспроможні проєкти.

  1. Unity — універсальний вибір для інді-розробників і професійних студій. Підходить для 2D і 3D проєктів, має величезну бібліотеку ресурсів і підтримує всі популярні платформи.

  2. Unreal Engine — лідер серед AAA-проєктів. Використовує технології Lumen і Nanite для створення реалістичного освітлення й текстур.

  3. Godot — інструмент із відкритим кодом, орієнтований на інді-розробників. Простий у використанні, підходить для швидкого створення прототипів.

  4. GameMaker Studio — популярний вибір для 2D-ігор. Дає змогу зосередитися на геймплейних механіках, мінімізуючи складність програмування.

Завдяки цим інструментам навіть новачки можуть розпочати свій шлях у геймдеві без необхідності створювати все з нуля.

3. Професії у сфері розробки

Команда розробників — це багатопрофільна структура, яка охоплює різні спеціалізації. Геймдизайнери відповідають за розробку концепції та механік, що роблять гру захопливою. Програмісти реалізують ці ідеї за допомогою коду, створюючи фізику, штучний інтелект і взаємодію гравця з оточенням.

Художники формують візуальний стиль гри: від персонажів до текстур і анімацій. Саунддизайнери створюють атмосферу, забезпечуючи занурення гравця завдяки музиці та звуковим ефектам. Усі ці фахівці працюють разом, щоб створити цілісний продукт.

Наприклад, у Red Dead Redemption 2 величезна команда художників і саунддизайнерів створила реалістичний світ, який оживляється завдяки програмістам і дизайнерам.

4. Тренди у геймдеві

Сучасні ігри інтегрують передові технології. Штучний інтелект дедалі активніше використовується для створення складної поведінки NPC. Наприклад, у серії Far Cry вороги адаптуються до дій гравця, що робить бій більш динамічним.

Віртуальна та доповнена реальність дозволяють створювати унікальний досвід. Ігри на кшталт Half-Life: Alyx переносять гравця у віртуальний світ, який здається реальним. Процедурна генерація, як у No Man’s Sky, відкриває нескінченні можливості для дослідження нових світів.

Технології змінюють геймдев не лише зараз, а й готують ґрунт для майбутнього, яке буде ще більш інтерактивним і персоналізованим.

5. Етапи розробки ігор

Створення гри — це складний процес, який проходить через кілька основних етапів. Спершу розробники створюють концепцію та деталізують її в документі Game Design Document. Далі слідує створення прототипу, що дозволяє тестувати основні механіки.

В альфа-версії додаються всі функції гри, які потім удосконалюються та тестуються під час бета-тестування. Лише після ретельної перевірки проєкт доходить до релізу. Наприклад, у Cyberpunk 2077 команда витратила додатковий час на вдосконалення технічних деталей після невдалого початкового запуску.

Кожен із цих етапів важливий для створення якісного продукту.

6. Виклики в розробці ігор

Розробка ігор має свої складнощі. Оптимізація гри для різних платформ є однією з найбільших проблем. Наприклад, гра може працювати ідеально на потужному ПК, але мати проблеми на старих консолях.

Ще однією проблемою є баги, які іноді стають відомими більше, ніж сама гра. Ситуації, як у ранніх версіях Cyberpunk 2077, показують, наскільки важливим є тестування. Крім того, дедлайни та обмежений бюджет можуть створювати напруження, що впливає на якість продукту.

Проте команди використовують інноваційні методи, як Agile, щоб мінімізувати ризики та знаходити креативні рішення.

7. Освітні ресурси для початківців

Початківцям у геймдеві варто звернути увагу на онлайн-курси, такі як Coursera та Udemy. Вони пропонують уроки від професіоналів із Unity та Unreal Engine. YouTube є джерелом безкоштовних туторіалів, зокрема на каналах Brackeys і Game Maker’s Toolkit.

Рекомендуються книги: “Game Programming Patterns” для програмістів і “The Art of Game Design” для дизайнерів. Ці ресурси допоможуть новачкам краще зрозуміти індустрію та почати власний проєкт.

Частини гри

Хоча ігри є програмами, вони складні та складаються з кількох частин. Деякі з них включають:

  • Графіка

  • Звуки

  • Введення

  • Фізика

  • Ігрова логіка

Через складність кожної частини більшість ігор використовують зовнішні функції для цих частин. Ці зовнішні функції об’єднані в те, що називається бібліотекою. Потім бібліотеки використовуються іншими програмами для зменшення обсягу написаного коду. Наприклад, щоб намалювати зображення та фігури на екрані, більшість ігор використовують бібліотеку DirectX або OpenGL.

Для деяких типів хаків важливо визначити використовувані бібліотеки. Wallhack — це тип злому, який дозволяє хакеру бачити інших гравців крізь суцільні стіни. Одним із методів програмування wallhack є модифікація графічної бібліотеки гри. І OpenGL, і DirectX вразливі до цього типу злому, але кожен вимагає іншого підходу.

Для більшості хаків ми будемо змінювати логіку гри. Це розділ інструкцій, який відповідає за ход гри. Наприклад, логіка гри контролюватиме, наскільки високо стрибає персонаж або скільки грошей отримує гравець. Змінивши цей код, ми потенційно можемо стрибнути як завгодно високо або отримати нескінченну кількість грошей.

Структура гри

Логіка гри складається з інструкцій, як і весь комп’ютерний код. Через складність ігор їх часто пишуть на мові високого рівня та компілюють. Розуміння загальної структури вихідного коду часто потрібне для більш складних хаків.

Більшість ігор мають дві основні функції:

  • Налаштування

  • Головна петля

Функція налаштування виконується під час першого запуску гри. Він відповідає за завантаження зображень, звуків та інших великих файлів із жорсткого диска та розміщення їх у оперативній пам’яті. Основний цикл — це особливий тип функції, яка працює вічно, доки гравець не вийде. Він відповідає за обробку введення, відтворення звуків і оновлення екрана, серед іншого. Приклад основного циклу може виглядати так:

function main_loop() {
    handle_input();
    update_score();
    play_sound_effects();
    draw_screen();
}

Усі ці функції викликають інші функції. Наприклад, функція handle_input може виглядати так:

function handle_input() {
    if( keydown == LEFT ) {
        update_player_position(GO_LEFT);
    }
    else if( keydown == RIGHT ) {
        update_player_position(GO_RIGHT);
    }
}

Кожна гра запрограмована по-різному. Деякі ігри можуть надавати пріоритет оновленню графіки перед обробкою введення. Проте всі ігри мають певний основний цикл.

Дані та класи

Будь-які дані, які можна оновити в грі, зберігаються в змінній. Це стосується таких речей, як рахунок гравця, позиція або гроші. Ці змінні оголошуються в коді. Приклад визначення змінної в C може виглядати так:

int money = 0;

Цей код оголосить змінну money як ціле число. Як ми дізналися на минулому уроці, цілі значення в C є цілими числами (наприклад, 1, 2 або 3). Уявіть, якби нам довелося відстежувати гроші для кількох гравців. Одним із способів зробити це було б мати кілька декларацій, наприклад:

int money1 = 0;
int money2 = 0;
int money3 = 0;
int money4 = 0;

Одним із недоліків цього підходу є те, що його важко підтримувати, оскільки гра стає більшою та складнішою. Наприклад, щоб написати код, який збільшує гроші кожного гравця на 1, нам доведеться вручну оновити кожну змінну:

function increase_money() {
    money1 = money1 + 1;
    money2 = money2 + 1;
    ...
}

Якби ми додали іншого гравця, нам довелося б піти й оновити кожен розділ коду, який змінив гроші гравців. Кращим підходом є оголошення цих значень у списку. Потім ми можемо використовувати інструкцію, відому як цикл, щоб пройти через кожен елемент у списку. Це відомо як ітерація. У C списки зазвичай реалізуються за допомогою так званого масиву. Для наших цілей ви можете вважати списки та масиви синонімами. Один тип циклу в C відомий як цикл for. Цикли For розділені на три сегменти: початкове значення, кінцеве значення та спосіб оновлення значення після кожної ітерації. Приклад попереднього коду можна записати так:

int money[10] = { 0 };
int current_players = 4;

function increase_money() {
    for(int i = 0; i < current_players; i++) {
        money[i] = money[i] + 1;
    }
}

Тепер нам потрібно лише оновити змінну current_players , щоб додати підтримку іншого гравця.

Щоб полегшити розробку складних програм, розробники часто використовують модель програмування, відому як об’єктно-орієнтоване програмування, або ООП. В ООП змінні та функції згруповані разом у колекції, які називаються класами. Класи, як правило, автономні. Наприклад, багато ігор матимуть клас Player. Цей клас міститиме кілька змінних, як-от позиція гравця, ім’я чи гроші. Ці змінні всередині класу відомі як члени. Класи також будуть містити функції для зміни цих членів. Один із прикладів класу Player може виглядати так:

class Player {
    int money;
    string name;

    function increase_money() {
        money = money + 1;
    }
}

Ігри часто містять списки класів. Наприклад, у грі Quake 3 є масив усіх гравців, які зараз підключені до сервера. Кожен гравець має власний клас гравців у грі. Щоб обчислити екран результатів, гра перегляне кожного гравця у списку та подивиться на кількість убитих гравців.

Пам’ять

Ігри мають багато великих ресурсів, як-от зображення та звуки. Їх потрібно завантажити з жорсткого диска, як правило, на етапі налаштування гри. Після завантаження вони поміщаються в оперативну пам’ять разом із кодом і даними гри. Оскільки ігри дуже великі, вони повинні постійно завантажувати різні дані з оперативної пам’яті в регістри, щоб працювати з ними. Це завантаження зазвичай виконується командою mov . Ця команда перемістить частину пам’яті в регістр. Наш приклад функції increase_money , що виконується ЦП, може виглядати так:

function increase_money:
    mov eax, 0x12345678
    add eax, 1
    mov 0x12345678, eax

У цьому прикладі ми використовуємо 0x12345678місце розташування грошей гравця в RAM. Більшість ігор матимуть таку структуру, але інше розташування. Для складніших ігор ці локації базуватимуться на інших локаціях. Якби в нашій грі був клас гравця, коду increase_money , який виконує ЦП, потрібно було б використовувати розташування класу гравця, щоб отримати гроші.

function increase_money:
    mov ebx, 0x12345670
    mov eax, ebx + 8
    add eax, 1
    mov ebx+8, eax

У цьому випадку центральний процесор мав компенсувати розташування грошей на основі розташування класу Player.

Багатокористувацькі клієнти

Багатокористувацькі ігри дозволяють кільком гравцям взаємодіяти один з одним. Щоб дозволити це, багатокористувацькі ігри використовують клієнти та сервери. Нижче наведено приклад клієнт-серверної моделі:

Клієнти представляють копію гри кожного гравця та містять усю інформацію щодо локальної гри. Наприклад, кожен клієнт міститиме гроші цього гравця. Коли гравець викликає дію, щоб змінити свої гроші, клієнт несе відповідальність за надсилання цього оновлення на сервер.

Інформація також може надсилатися в обох напрямках. Прикладом цього є рух гравця. Один клієнт повідомить серверу, що гравець змінив свою позицію. Тоді сервер повідомить усім іншим клієнтам оновити свої пов’язані позиції для переміщеного клієнта.

Багатокористувацькі сервери

Хоча клієнт представляє копію гри кожного гравця, сервер гарантує, що всі підключені клієнти грають в одну копію гри. Сервери часто обмежують, які зміни вони приймають від клієнтів. Наприклад, уявіть, що ми написали хак, щоб змінити наші гроші в грі. Якщо це багатокористувацька гра, сервер відхилить наші зміни. Ось чому хаки для одного гравця часто не працюють у багатокористувацькій грі.

Інші статті по темі
Знайшли помилку?
Якщо ви знайшли помилку, зробіть скріншот і надішліть його боту.
↑