Настольная игра "Эволюция"

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Введение

За последние 20 лет наблюдаются стремительные тенденции в развитии рынка видеоигр. Начиная свой путь от игровых автоматов, данная сфера постепенно охватила почти все цифровые устройства, которыми ежедневно пользуется каждый из нас: компьютеры, планшеты и мобильные телефоны. Помимо этого, существует также рынок настольных игр, который имеет значительное количество фанатов и интересных проектов. Исследования данной области показали, что около 62% людей, увлекающихся играми, предпочитают играть на компьютере, мобильном телефоне или планшете, около 14% любят играть в настольные игры в компании друзей, остальные 24%, предпочитают и то и другое [1]. Данная разница в показателях говорит о потере интереса к настольным играм, что в свою очередь обусловлено следующими факторами:

большинство людей не могут поиграть в настольную игру из-за отсутствия времени, места или необходимой компании, так как почти все настольные игры предназначены для игры от 2х до 4х человек;

нет возможности попрактиковаться в одиночку и найти для себя новые выигрышные стратегии;

коробка с настольной игрой может занимать много места, а некоторые карточки или фишки могут испортиться или потеряться.

По сравнению с настольными играми, компьютерные игры более адаптированы и удобны в использовании. В любимую игру можно зайти в любое время и на любом устройстве. Также присутствует возможность играть в оффлайн режиме против компьютера или через интернет, находя новых соперников и улучшая свои навыки. И ещё одним немаловажным фактором является то, что компьютерные игры более просты в хранении и занимают всего несколько мегабайт памяти на жестком диске.

В рамках выпускной квалификационной работы рассматривается настольная игра «Эволюция» - это симулятор развития жизни на Земле, основанный на дарвиновском принципе естественного отбора. Каждый игрок развивает собственную популяцию живых существ, наделяя их разнообразными свойствами -- приспособлениями к условиям окружающей среды.

Данная игра представлена только в настольном варианте, а значит, обладает ранее рассмотренным набором факторов, которые определяют основную проблему исследования. Для решения поставленной проблемы необходима разработка компьютерной версии игры, что в свою очередь определяет актуальность темы исследования.

В настоящее время существует большое количество различных инструментов для разработки компьютерных или мобильных игр. У каждого из них есть свои особенности, свои плюсы и минусы. Наиболее предпочтительным для реализации игры «Эволюция» оказался движок Unity, по причине его бесплатного распространения, огромного сообщества и возможности создавать кроссплатформенные игры на высокоуровневом языке программирования C#.

Объектом данного исследования является настольная игра «Эволюция», предметом исследования - разработка компьютерной версии данной игры с использованием игрового движка Unity.

Целью работы является разработка компьютерной версии настольной игры «Эволюция» на игровом движке Unity.

Для достижения данной цели необходимо выполнить следующие задачи:

Изучить правила настольной игры «Эволюция» и на их основе определить функциональные требования и описать сценарий использования.

Спроектировать архитектуру разрабатываемой игры.

Разработать дизайн игровых объектов и графический интерфейс пользователя.

Реализовать компьютерную версию игры на основе спроектированных моделей используя среду Unity.

На этапе анализа используются такие методы исследования, как абстракция и декомпозиция для представления объекта в виде системы. Для описания взаимодействия всех элементов системы используются объектно-ориентированный анализ и проектирование.

Анализ предметной области

Постановка задачи

«Эволюция» -- это настольная игра, для компании от 2х до 4х человек, где каждый игрок развивает собственную популяцию живых существ, наделяя их разнообразными свойствами необходимыми для выживания. Свойства помогают животным в борьбе за пищевые ресурсы, запасы которых ограничены. Существа, которым не досталось пищи, погибают, а выжившие позволяют ввести в игру ещё больше животных и свойств. Победителем становится тот из соперников, чья популяция будет к концу игры самой развитой и многочисленной [3].

Животные и их свойства представлены в игре в виде карточек. Где с одной стороны изображен символ животного - ящерица, а с другой различные свойства, такие как: «Хищник», «Водоплавающее», «Симбиоз», «Норное» и т.д. Всего в базовой версии игры существует 19 различных свойств (см. Приложение 1). Каждая карта, лежащая на поле игрока символом животного вверх, является одним из его существ. Свойства подкладываются под животное, таким образом, что бы другим игрокам было видно какими свойствами оно обладает. На некоторых картах указано сразу два свойства: в таком случае игрок должен выбрать, каким из них он хочет наделить своё существо. Когда животное погибает от голода или становится съеденным другим животным со свойством «Хищник», оно вместе со всеми свойствами отправляется в сброс игрока.

Начало игры. Колода с картами перемешивается. Каждому участнику выдается по шесть карт. Партия длится несколько раундов, пока не закончатся карты в колоде. Каждый раунд состоит из четырех этапов:

фаза развития;

фаза определения кормовой базы;

фаза питания;

фаза вымирания и получения новых карт.

В начале игры случайным образом определяется игрок, который будет ходить первым. В каждом последующем раунде эта привилегия передается по часовой стрелке другому игроку. В фазу развития и в фазу питания игроки ходят по очереди. Игрок, который спасовал или по какой-то причине не может ходить в эту фазу, пропускает свою очередь до конца этапа. Этап завершается, когда все игроки больше не могут сделать ход.

Фаза развития. На данном этапе игроки по очереди выкладывают по одной карте на поле. Каждая карта может быть сыграна в виде животного или свойства, принадлежащего ему. Все свойства, кроме «Паразита» должны применяться только на своих животных, а «Паразит» - только на чужих. Некоторые свойства, такие как «Взаимодействие», «Симбиоз» и «Сотрудничество» являются парными - их необходимо применить сразу на двух своих существ. На каждое животное может быть сыграно неограниченное количество свойств. Однако на одно животное нельзя сыграть два одинаковых свойства. Исключением являются парные свойства и свойство «Жировой запас». В этой фазе игрок может досрочно завершить ход (спасовать), при этом остальные игроки могут продолжать ходить, до того момента пока у них не останется карт на руках. После того, как все игроки выложили своих животных и наделили их свойствами, либо спасовали, игра переходит к следующему этапу.

Фаза определения кормовой базы. На данном этапе, в зависимости от числа игроков, случайным образом определяется размер кормовой базы, т.е. количество фишек еды, которое будет доступно игрокам.

2 игрока - случайное число фишек от 3 до 8;

3 игрока - случайное число фишек от 2 до 12;

4 игрока - случайное число фишек от 4 до 14.

Фаза питания. Во время этого этапа игроки по очереди берут из кормовой базы одну фишку еды и используют на любое своё существо, которое ещё не накормлено. Для обычных животных необходима одна фишка еды красного цвета, чтобы оно считалось накормленными, но некоторые свойства увеличивают эту потребность. Также фишки еды можно получить, путем применения таких свойств, как «Хищник» или «Пиратство» в данном случае фишка дополнительной еды будет синего цвета. Накормленное животное не может получить новые фишки еды, кроме случая, когда на нем применяется свойство «Жирового запас», при действии данного свойства фишка еды красного цвета преобразуется в желтую фишку. Если все животные игрока накормлены и их «Жировой запас» заполнен, игрок больше не может брать фишки еды из кормовой базы или получать их в результате применения свойств. Однако если в кормовой базе остались фишки еды и у игрока еще есть ненакормленные животные или животные с незаполненным «Жировым запасом», он обязан брать фишки из кормовой базы. Когда все животные накормлены и их «Жировой запас» заполнен, либо закончилась кормовая база и игроки сыграли все свойства, которые хотели использовать в эту фазу хода - фаза питания завершается.

Фаза вымирания и получение новых карт. В начале данного этапа все животные игрока, оставшиеся ненакормленными, их свойства, а также относящиеся к ним парные свойства помещаются в снос. Снос каждого игрока кладется отдельно. Игрок может просматривать карты только в своем сносе. Затем каждый игрок получает количество карт, равное количеству его выживших животных + 1. Если у игрока не осталось ни одного животного на столе и ни одной карты на руках, он должен получить 6 карт. Карты раздаются по одной, начиная с первого игрока. Если при этом колода закончится, один или несколько игроков получат меньшее число карт. Когда карты розданы, раунд завершается. Все фишки еды, кроме «Жирового запаса», обнуляются. Право ходить первым передается по часовой стрелке следующему игроку.

Завершение игры и определение победителя. Когда карты в колоде закончились, начинается последний раунд. После фазы вымирания этого раунда производится подсчет очков. Каждый игрок получает:

+2 очка за каждое свое выжившее животное;

+1 очко за каждое свойство выживших животных;

дополнительные очки за свойства, которые требуют дополнительной еды для прокорма животного: «Хищник» и «Большой» +1 очко; «Паразит» +2 очка.

Если несколько игроков набрали равное количество очков, побеждает тот, у кого больше карт в сносе.

Свойства. Полное описание свойств находится в приложении А. Свойства базовой версии игры «Эволюция».

Алгоритмическое представление правил игры

Для более подробного анализа, правила настольной игры были представлены в виде блок схем, описывающих основные этапы игрового процесса. Общая схема изображена на рисунке 1.1.

Рис. 1.1. Алгоритм игрового процесса.

Данная схема включает в себя следующие подпроцессы:

Инициализация. Содержит алгоритмы определения права первого хода и выдачи начального числа карт всем игрокам.

Фаза развития. Содержит алгоритм размещения карт на столе, в виде животных и их свойств.

Фаза определения кормовой базы. Содержит алгоритм определения количества фишек еды, которое будет доступно игрокам в «фазу питания».

Фаза питания. Содержит алгоритмы кормления и применения свойств животных.

Фаза вымирания и получения новых карт. Содержит алгоритмы перемещения ненакормленных животных в сброс, определения количества и выдачи новых карт.

Завершение игры. Данная схема содержит алгоритм подсчета очков и определения победителя.

Подробные схемы подпроцессов находятся в приложении Б. Алгоритмическое описание правил игры.

Спецификация требований

Разрабатываемая игра является полным аналогом настольной игры Эволюция, поэтому в первую очередь весь игровой процесс должен соответствовать и происходить по правилам оригинальной (настольной) игры.

Бизнес требования:

игра против компьютера;

выбор количества игроков.

Функциональные требования:

Требования, предъявляемые к системе, с точки зрения правил игры:

выдавать карты;

хранить актуальную информацию о текущих картах на руках игроков и их животных со всеми свойствами, лежащими на игровом поле;

рассчитывать очередность хода;

определять и передавать право на первый ход;

рассчитывать взаимодействие между различными свойствами;

определять кормовую базу в расчете на количество игроков;

помещать карты в сброс;

хранить информацию о картах находящихся в сбросе игрока;

считать итоговые очки и определять победителя;

Требования, предъявляемые к системе, с точки зрения игрока:

начать новую игру;

положить карту в виде животного;

положить карту, как свойство;

пропустить ход;

взять фишку еды из кормовой базы;

положить фишку еды на своё животное;

активировать\ применить свойство;

закончить игру.

Модель вариантов использования

Построение диаграммы прецедентов

Визуализация требований реализована с помощью use-case диаграммы (см. рисунок 1.2.).

Рис. 1.2. Диаграмма прецедентов.

Документирование прецедентов

Документирование прецедентов представлено ниже в таблицах (см. таблицы 1.1. - 1.15).

Таблица 1.1. Прецедент «Создать новую игру».

Краткое описание	Прецедент позволяет пользователю создать новую игру
Исполнитель	Игрок
Предусловия	-
Основной поток	Игрок нажимает на кнопку «Новая игра». Появляется модальное окно с настройками параметров. Выполняется прецедент «Задать параметры». Система загружает игровое поле.
Альтернативные потоки	-
Постусловия	Игра создана. Параметры настроены. Игровое поле загружено.

Таблица 1.2. Прецедент «Задать параметры».

Краткое описание	Прецедент позволяет пользователю задать параметры создаваемой игры и начать игровой процесс.
Исполнители	Игрок
Предусловия	Пользователь нажал кнопку «Новая игра»
Основной поток	Игрок выбирает используемый набор карт: Стандартный набор (84 карты) - по умолчанию. Дополнение «Время летать» (+42 карты). Игрок выбирает количество игроков: 2 игрока - по умолчанию. 3 игрока. 4 игрока. Игрок нажимает кнопку «Создать игру». К созданной игре добавляются боты (игроки управляемые компьютером) в количестве, указанном в настройках.
Альтернативные потоки	-
Постусловия	Параметры настроены.

Таблица 1.3.Прецедент «Сохранить игру».

Краткое описание	Прецедент позволяет сохранить текущую игру.
Исполнитель	Игрок
Предусловия	Выполнен прецедент «Создать новую игру».
Основной поток	Игрок нажимает кнопку «Сохранить игру». Система выводит окно, в котором игроку предоставляется возможность выбрать место, куда сохранить файл в формате txt. Игрок выбирает путь, название файла и подтверждает сохранение. А1. Недостаточно места на диске. Система сохраняет игру на диск и выдает игроку сообщение. Система предлагает продолжить игру.
Альтернативные потоки	А1. Недостаточно места на диске. Система выводит сообщение, что недостаточно места на диске для записи.
Постусловия	Конфигурация и текущее состояние игры сохранены в файл на жестком диске

Таблица 1.4.Прецедент «Продолжить игру».

Краткое описание	Прецедент позволяет продолжить ранее сохраненную игру.
Исполнитель	Игрок
Предусловия	Наличие на диске файла с сохраненной конфигурацией игры.
Основной поток	Игрок запускает систему. Игрок нажимает на кнопку «Продолжить игру». Система выводит окно, в котором игроку предоставляется возможность выбрать файл сохраненной игры. Игрок выбирает файл и подтверждает открытие. А1. Файл неверной структуры. Система восстанавливает конфигурацию, состояние и количество игроков из файла и загружает игровое поле.
Альтернативные потоки	А1. Файл неверной структуры. Система выводит сообщение о том, что файл поврежден. Система возвращается к 3-ому пункту.
Постусловия	Конфигурация игры восстановлена.

Таблица 1.5.Прецедент «Закончить игру».

Краткое описание	Прецедент позволяет выйти из системы, либо закончить партию игры.
Исполнитель	Игрок
Предусловия	-
Основной поток	Находясь в главном меню: Игрок нажимает кнопку «Выйти». Система запрашивает подтверждение выхода «Да\Нет» Система завершает свое выполнение и выходит на рабочий стол. При нахождении в игре: Игрок нажимает кнопку «Выйти в меню». Система запрашивает подтверждение выхода «Да\Нет». Система выходит в главное меню.
Альтернативные потоки	-
Постусловия	Игра завершилась.

Таблица 1.6.Прецедент «Играть».

Краткое описание	Прецедент представляет собой игровой процесс.
Исполнитель	Игрок
Предусловия	Выполнен прецедент «Создать новую игру».
Основной поток	Начало игры: Система определяет очередность хода (Выполняет жеребьевку на основе ДСЧ). Система передает право первого хода игроку, выбранному в результате жеребьевки. Выполняется прецедент «Получить карты» для новой игры. Система переводит очередь на следующего игрока. А1. Все игроки получили карты. Фаза развития: А2. Игрок уже пропустил ход. Игрок делает ход. А3. Игрок решает сходить. А4. У игрока нет карт на руках. А5. Игрок нажимает на кнопку «Пропустить ход». Система переводит очередь на другого игрока. А6. Все игроки пропустили ход в фазе развития. Фаза определения кормовой базы: Система при помощи ДСЧ определяет количество фишек еды, которое будет доступно на фазе питания. Фишки еды появляются на игровом поле. Фаза питания: А7. Игрок уже пропустил ход. А8. У игрока нет карт на столе. Игрок делает ход. А9. Игрок решает сходить. А5. Игрок нажимает на кнопку «Пропустить ход». Система переводит очередь на следующего игрока. А10. Все игроки пропустили ход в фазу питания. Фаза вымирания: Выполняется прецедент «Получить карты» в фазу вымирания. А11. Прецедент «Получить карты» в фазу вымирания завершен. Завершение игры: Система подсчитывает очки, набранные игроками. А12. Игрок набрал больше всех очков. А13. Игрок, вместе с другим игроком, набрал одинаковое количество очков, но больше, чем у остальных игроков. А14. Игрок набрал меньше очков, чем другой игрок. Система выводит общий результат всех игроков. Появляются кнопки «Создать новую игру» \ «Выйти в меню». А15. Игрок нажал кнопку «Создать новую игру». А16. Игрок нажал кнопку «Выйти в меню».
Альтернативные потоки	А1. Все игроки получили карты. Игра переходит на шаг 3. А2. Игрок уже пропустил ход. Прецедент переходит к шагу 4. А3. У игрока нет карт на руках. Выполняется прецедент «Пропустить ход». А4. Игрок решает сходить. Выполняется прецедент «Сделать ход» в фазу развития. А5. Игрок нажимает на кнопку «Пропустить ход». Выполняется прецедент «Пропустить ход». А6. Все игроки пропустили ход в фазе развития. Игра переходит на шаг 5. А7. Игрок уже пропустил ход. Прецедент переходит к шагу 8. А8. У игрока нет карт на столе. Выполняется прецедент «Пропустить ход». А9. Игрок решает сходить. Выполняется прецедент «Сделать ход» в фазу питания. А10. Все игроки пропустили ход в фазу питания. Игра переходит на шаг 9. А11. Прецедент «Получить карты» в фазу вымирания завершен. А11.1. Ни один из игроков не получил новых карт. Право первого хода переходит следующему игроку. Игра возвращается на шаг 3. А11.1. Ни один из игроков не получил новых карт в фазу вымирания. Игра переходит на шаг 10. А12. Игрок набрал больше всех очков. Выполняется прецедент «Выиграть». А13. Игрок, вместе с другим игроком, набрал одинаковое количество очков, но больше, чем у остальных игроков. Система дополнительно подсчитывает очки по животным находящимся в сбросе игроков. Если игрок набрал больше очков, чем соперник - выполняется прецедент «Выиграть». Если игрок набрал меньше очков, чем соперник - выполняется прецедент «Проиграть». А14. Игрок набрал меньше очков, чем другой игрок. Выполняется прецедент «Проиграть». А15. Игрок нажал кнопку «Создать новую игру». Выполняется прецедент «Создать игру». А16. Игрок нажал кнопку «Выйти в меню». Выполняется прецедент «Завершить игру».
Точка расширения	Прецедент «Сохранить игру». Прецедент «Выиграть». Прецедент «Проиграть».
Постусловия	Сыграна партия игры.

Таблица 1.7. Прецедент «Получить карты».

Краткое описание	Прецедент позволяет игроку получить новые карты из колоды.
Предусловия	Выполнен прецедент «Создать новую игру».
Основной поток	Для новой игры: Система выдает игроку 6 карт из общей колоды. В фазу вымирания: А1. Все игроки получили необходимое число карт, либо закончились карты в колоде. А2. Ненакормленные животные игрока помещены в сброс и определено количество необходимых для выдачи карт. Система помещает ненакормленных животных в сброс игрока. Система определяет количество необходимых для выдачи карт, равное числу выживших животных игрока + 1. А3. У игрока нет выживших животных и нет карт на руках. А4. Игроку выдано всё необходимое количество карт. Система выдает игроку одну карту из необходимого количества. Система переводит очередь на следующего игрока. Выполняется прецедент «Получить карты» в фазу вымирания.
Альтернативные потоки	А1. Все игроки получили нужное число карт, либо закончились карты в колоде. Прецедент завершается. А2. Ненакормленные животные игрока помещены в сброс и определено количество выживших животных. Прецедент переходит к шагу 3. А3. У игрока нет выживших животных и нет карт на руках. А3.1. В колоде нет карт. Система определяет количество необходимых для выдачи карт, равное 6. А3.1. В колоде нет карт. Выполняется прецедент «Проиграть». Прецедент переходит к шагу 4. А4. Игроку выдано всё необходимое количество карт. Прецедент переходит к шагу 4.
Постусловия	Игрок получил новые карты.

Таблица 1.8.Прецедент «Выиграть».

Краткое описание	Прецедент описывает действия системы при победе игрока.
Предусловия	В колоде больше не осталось карт. Последний раунд закончен.
Основной поток	Система выводит надпись «Победа» на экран.
Альтернативные потоки	-
Постусловия	Игрок выигрывает партию.

Таблица 1.9.Прецедент «Проиграть».

Краткое описание	Прецедент описывает действия системы при проигрыше.
Предусловия	В колоде больше не осталось карт. Последний раунд закончен.
Основной поток	Система выводит надпись «Проигрыш» на экран.
Альтернативные потоки	-
Постусловия	Игрок проигрывает данную партию

Таблица 1.10.Прецедент «Пропустить ход».

Краткое описание	Прецедент пропускает ход игрока.
Предусловия	Игрок обладает правом хода.
Основной поток	А1. Игра находится на фазе питания, есть фишки в кормовой базе и у игрока есть ненакормленные животные или животные с незаполненным жировым запасом. Система завершает ход игрока. В текущей фазе игрок больше не будет получать право хода.
Альтернативные потоки	А1. Игра находится на фазе питания, есть фишки в кормовой базе и у игрока есть ненакормленные животные или животные с незаполненным жировым запасом. Система выводит сообщение о том, что игрок не может пропустить ход, т.к. обязан взять фишку еды. Прецедент завершается.
Постусловия	Игрок пропускает ход и больше не может ходить в текущую фазу.

Таблица 1.11.Прецедент «Сделать ход».

Краткое описание	Прецедент позволяет игроку сделать ход.
Предусловия	Игрок обладает правом хода.
Основной поток	Фаза развития: А1. Игрок кладет карту в виде животного. А2. Игрок кладет карту, как свойство. Фаза питания: А3. В кормовой базе не осталось фишек еды. У игрока нет свойств, которые можно применить. А4. Игрок берет фишку еды из кормовой базы. А5. Игрок применяет свойство.
Альтернативные потоки	А1. Игрок кладет карту в виде животного. Выполняется прецедент «Положить карту в виде животного». Прецедент «Сделать ход» завершается. А2. Игрок кладет карту, как свойство. Выполняется прецедент «Положить карту, как свойство». Прецедент «Сделать ход» завершается. А3. В кормовой базе не осталось фишек еды. У игрока нет свойств, которые можно применить. Выполняется прецедент «Пропустить ход». А4. Игрок берет фишку еды из кормовой базы. Выполняется прецедент «Взять фишку еды». А5. Игрок применяет свойство. А5.1. У игрока нет свойств, которые можно применить. Выполняется прецедент «Применить свойство». А5.1. У игрока нет свойств, которые можно применить. Прецедент «Сделать ход» завершается.
Постусловия	Игрок делает ход в текущую фазу.

Таблица 1.12.Прецедент «Положить карту в виде животного».

Краткое описание	Прецедент позволяет игроку создать новое животное.
Предусловия	Игрок имеет право хода.
Основной поток	Игрок нажимает на выбранную карту и удерживает её. А1. Игрок отпустил карту. Игрок перетаскивает карту на свободное место своего игрового поля. Система выделяет место и информирует игрока о том, что карта будет положена в виде животного игрока. А2. Карта находится над другой картой своего игрового поля или поля противника. Игрок отпускает карту. А3. Игрок отпустил карту над игровым полем противника. Карта располагается на игровом поле игрока изображением животного вверх.
Альтернативные потоки	А1. Игрок отпустил карту. Карта не меняет положения и остается на «руках» у игрока. А2. Игрок отпустил карту над другой картой своего игрового поля или поля противника. Выполняется прецедент «Положить карту как свойство» с шага 3. А3. Игрок отпустил карту над игровым полем противника. Карта возвращается обратно в «руки» игрока.
Постусловия	На игровом поле текущего игрока появилась карта животного.

Таблица 1.13.Прецедент «Положить карту как свойство».

Краткое описание	Прецедент позволяет игроку наделить выбранное животное свойством.
Предусловия	Игрок имеет право хода.
Основной поток	Игрок нажимает на выбранную карту и удерживает её. А1. Игрок отпустил карту. Игрок перетаскивает карту на животное на своем игровом поле. Система выделяет карту животного и информирует игрока о том, что карта будет расположена, как свойство этого животного. Игрок отпускает карту. А2. Игрок отпустил карту на пустое место своего игрового поля. А3. Игрок отпустил карту на пустое место игрового поля противника. А4. Игрок отпустил карту над животным противника. А5. Свойство на карте относится к парным. А6. На карте имеется 2 свойства на выбор. A7. Свойство не может быть применено дважды на одну карту животного. Над выбранным животным появляется название и признаки свойства.
Альтернативные потоки	А1. Игрок отпустил карту. Карта не меняет положения и остается на «руках» у игрока. А2. Игрок отпустил карту на пустое место своего игрового поля. Выполняется прецедент «Положить карту в виде животного» с шага 3. А3. Игрок отпустил карту на пустое место игрового поля противника. Карта возвращается обратно в «руки» игрока. А4. Игрок отпустил карту над животным противника. Если свойство может применяться на животных других игроков, то прецедент переходит к шагу 5. Если свойство не может применяться на животных других игроков, то система информирует игрока о том, что данное свойство может быть применено только на своих животных, карта возвращается обратно в «руки» игрока. А5. Свойство на карте относится к парным. А5.1. У игрока только 1 животное. Система применяет свойство к выбранному животному и запрашивает указать второе животное игрока. Игрок указывает 2е животное. Система располагает указанные карты рядом друг с другом. Над выбранными животными появляется название свойства и соединительная линия между этими свойствами. А5.1. У игрока только 1 животное. Система информирует игрока о том, что парное свойство не может быть размещено, т.к. у игрока не достаточно карт животных. Карта возвращается обратно в «руки» игрока. А6. На карте имеется 2 свойства на выбор. Система выводит модальное окно с вариантами свойств. Игрок нажимает на выбранное свойство. Прецедент переходит к шагу 5. A7. Свойство не может быть применено дважды на одну карту животного. Система информирует игрока о том, что свойство не может быть размещено дважды на одно и то же животное.
Постусловия	На игровом поле игрока к карте животного добавляется название и признаки свойства, которыми оно обладает.

Таблица 1.14.Прецедент «Взять фишку еды».

Краткое описание	Прецедент позволяет игроку накормить одно из его животных.
Предусловия	Игрок имеет право хода.
Основной поток	Игрок нажимает на фишку еды в кормовой базе и удерживает её. А1. Игрок отпустил фишку. Игрок перетаскивает фишку еды на животное на своем игровом поле. Система выделяет карту животного и информирует игрока о том, что данное животное получит +1 к запасу пищи. А2. Животное игрока уже накормлено. Игрок отпускает фишку еды. А3. Игрок отпустил фишку еды вне своего игрового поля. А4. Игрок отпустил фишку вне карты животного на своем игровом поле. У выбранного животного устанавливается отметка о получении фишки еды, запас пищи пополняется на +1 единицу.
Альтернативные потоки	А1. Игрок отпустил фишку. Фишка не меняет положения и остается в кормовой базе. А2. Животное игрока уже накормлено. Система выделяет карту животного и информирует игрока о том, что данное животное не может получить новую фишку еды, т.к. является полностью накормленным. Если игрок отпускает фишку еды, то фишка возвращается в кормовую базу. А3. Игрок отпустил фишку еды вне своего игрового поля. Фишка возвращается в кормовую базу. А4. Игрок отпустил фишку вне карты животного на своем игровом поле. Фишка возвращается в кормовую базу.
Постусловия	Текущее животное игрока пополняет запас пищи на 1 единицу.

Таблица 1.15.Прецедент «Применить свойство».

Краткое описание	Прецедент позволяет игроку активировать свойство своего животного.
Предусловия	Игрок имеет право хода.
Основной поток	Система подсвечивает свойства животного, которые могут быть активированы. Игрок нажимает на доступное свойство. А1. Использовано свойство «Хищник». Система обрабатывает выбранное свойство и отображает результат применения на игровом поле, либо сообщает его игроку. А2. Свойство может применяться один раз за раунд.
Альтернативные потоки	А1. Использовано свойство «Хищник». Система подсвечивает животных, которые могут быть атакованы. Игрок выбирает животное, которое собирается атаковать. Система проверяет защитные свойства этого животного. Если есть защитное свойство - то система переводит ход на игрока, чье животное атаковано, после выбора свойства ход возвращается обратно атаковавшему игроку и прецедент переходит на шаг 3. Если свойств нет или оно не сработало - животное считается съеденным и пропадает с поля. Животное атаковавшего игрока получает 2 единицы еды. А2. Свойство может применяться один раз за раунд. Система помечает свойство, как использованное, такое свойство больше не может применяться в этом раунде.
Постусловия	Активируется свойство животного, принадлежащего игроку.

Обзор инструментов разработки

В качестве среды для разработки компьютерной игры «Эволюция» был выбран игровой движок Unity. Unity - это мультиплатформенный инструмент для разработки  2D/3D игр и интерактивного контента. На сегодняшний день доступна 5 версия движка, в которой реализованы все самые последние 3D и 2D технологии. Одной из таких технологий является UI System, которая содержит классы, значительно упрощающие работу с 2D элементами. [4]. Данная технология наиболее подходит для создания игрового пространства и интерактивного интерфейса компьютерной игры «Эволюция». Базовый набор UI элементов и их назначение представлены в таблице 1.16.

Таблица 1.16. Базовый набор UI элементов в Unity.

Название UI элемента	Назначение	Отображение
Canvas	Представляет собой абстрактное пространство в котором производится настройка и отрисовка UI. Все элементы UI должны быть дочерними для Сanvas.
Panel	Область для группировки элементов. Может содержать фоновое изображение или цвет.
Image	Представляет собой графический объект загруженный на сцену, который может использоваться для декорации уровня, в качестве, 2D объекта игры, иконки и т.д.
Text	Компонент Text, также известный как Label, имеет область для ввода текста, который будет отображен. Есть возможность задать шрифт, его стиль и размер. Присутствуют опции для установки параметров выравнивания; настройки горизонтального и вертикального переполнения, которые управляют поведением текста, когда он не влезает по ширине или высоте в отведенный ему прямоугольник.
Button	Кнопка состоит из картинки и текста, а так же специального скрипта кнопки. Текст расположен, как отдельный элемент внутри кнопки. Можно настроить отображение кнопки в различных состояниях: обычное состояние, состояние при наведении, состояние при нажатии и состояние при блоке кнопки. Содержит событие нажатия кнопки.
Dropdawn	Данный объект позволяет пользователю выбрать одну опцию из списка опций.
Scrollbar	Данный объект позволяет пользователю прокручивать изображение или другую область которая слишком велика и не входит в указанные рамки.
Slider	Использует для выбора числовых значений из указанного диапазона.
Scrollview	Комплексный компонент, включающий в себя область для отображения контента, вертикальный и горизонтальный scrollbar для прокрутки контента внутри этой области.
Toggle	Представляет собой переключатель, который позволяет пользователю включить, либо выключить опцию. Кроме того можно объединить несколько переключателей в группу, в тех случаях, когда только один из вариантов должен быть выбран.
InputField	Предоставляет возможность пользователю вводить текст. Содержит 2 события: изменение текста и конец изменения текста.

Одной из главных особенностей игрового движка Unity является удобный и полностью настраиваемый интерфейс, который сочетает в себе редактор сцен, игровых объектов, скриптов, анимации, а также предоставляет возможность мгновенного запуска и отладки разрабатываемого приложения или игры [6]. На рисунке 1.3. изображен скриншот окна редактора. Все ресурсы и объекты могут перемещаться при помощи Drag-and-Drop методов.

Рис. 1.3. Окно редактора Unity.

Ниже подробней описаны используемые вкладки окна редактора:

Scene View. В данном окне можно перемещаться по игровому миру, передвигать и вращать объекты сцены, а также изменять их масштаб.

Game View. Представляет собой изображение игрового мира, отрисованное из установленной камеры. Здесь можно посмотреть, как будет выглядеть игра для игрока. Также можно запустить и проверить игру.

Project Window. В данном окне можно работать со всеми ресурсами проекта: изображениями, шрифтами, скриптами, сохраненными объектами, сценами и т.д. Unity поддерживает огромное количество различных форматов мультимедии.

Hierarchy Window. Представляет собой иерархию игровых объектов расположенных на текущей сцене.

Inspector Window. Позволяет просмотреть, изменить и удалить свойства\скрипты текущего выбранного объекта. А также добавить объекту новые свойства\скрипты.

Toolbar. Содержит инструменты для трансформации игровых объектов в окне Scene View, Кнопки запуска и остановки приложения в окне Game View, выпадающее меню Layout которое отвечает за расположение окон в редакторе.

Console Window. Обеспечивает вывод в лог сообщений, предупреждений и ошибок.

Unity также обладает следующими преимуществами:

Открытость документации. Unity поставляется с полной документацией и примерами по каждой функции движка, к которой можно обратиться в любой момент.

Сообщество разработчиков. Unity обладает активным онлайн сообществом, готовым помочь новым пользователям. Также разработчики Unity Technology часто прислушиваются к пользователям и добавляют по их запросам новые функции в игровой движок. Кроме этого существует множество официальных и неофициальных видео-курсов помогающих разобраться с аспектами разработки игр на данном игровом движке [5].

Кроссплатформенность. Один и тот же код, написанный на движке Unity, с минимальными изменениями может быть перенесен на различные платформы (PC, Mac, Android, iOS, Web, игровые консоли). Это огромный плюс, который сокращает время на разработку игры в несколько раз.

Asset Store. Unity имеет собственный магазин, где можно найти огромное количество различных плагинов и ресурсов для создания игры. Разумеется, какие-то из них бесплатные, какие-то платные, но все они собраны в одном месте с удобным поиском и возможностью загрузить, интегрировать и получить сразу рабочий функционал [9].

В качестве инструмента для написания программного кода была выбрана среда Visual Studio 2015. В данной работе Visual Studio используется как лучшая альтернатива MonoDevelop, которая в игровом движке Unity представлена по умолчанию.

В качестве языка программирования был выбран высокоуровневый язык программирования C# [10].

Анализ аналогов

В ходе исследования предметной области был найден единственный на данный момент рабочий аналог компьютерной реализации настольной игры «Эволюция». Интерфейс данного аналога изображен на рисунке 1.4.

Рис. 1.4. Интерфейс пользователя игры-аналога.

Данный аналог обладает следующими преимуществами:

доступен режим игры против 1го компьютера на 3х уровнях сложности. В данном варианте сложность проявляется в предоставлении «форы» компьютеру (компьютер отыгрывает один раунд без участия игрока, после этого присоединяется игрок);

доступен режим по сети 1 против 1;

доступен режим конструктора, где можно проверить взаимодействие различных свойств;

понятный и интуитивный интерфейс пользователя, основанный на point-and-click;

существует запись в журнал игрового процесса, всех ходов игрока и его соперника;

возможность просмотреть код (массив содержащий параметры текущей игры: количество карт в колоде, очередность хода и список карт находящихся на руках у игроков);

существует возможность посмотреть карты находящиеся в сбросе игрока.

Данный аналог обладает следующими недостатками:

игра расположена в социальной сети «вконтакте» из-за чего отсутствует возможность играть без подключения к интернету;

представленная игра помимо обычного набора карт содержит карты из дополнения «время летать», что вызывает недовольство среди игроков, так как отсутствует выбор набора карт.

Выделим основные критерии для сравнения аналога и разрабатываемой нами игры (см. таблица 1.17.):

Существует ли возможность запускать игру в оффлайн режиме против компьютера?

Присутствует ли возможность играть онлайн через интернет?

Правила игры соответствуют оригиналу игры?

Присутствует возможность выбора количества игроков?

Есть возможность изменить уровень сложности компьютера?

Таблица 1.17. Сравнение критериев игры аналога и разрабатываемой игры.

Критерий	Игра - аналог	Разрабатываемая игра
Возможность запустить игру в оффлайн режиме	-	+
Возможность играть онлайн через интернет	+	-
Правила игры соответствуют оригиналу	+	+
Возможность выбора количества игроков	-	+
Возможность изменить уровень сложности	+	-

По сложившимся результатам можно сделать вывод, что разрабатываемая игра будет улучшена в том плане, что она позволит играть без подключения к интернету. И будет присутствовать возможность выбора количества игроков, от 2 до 4х. Таким образом, данный анализ помогает выявить достоинства и недостатки игры аналога и оценить конкурентное преимущество разрабатываемой игры.

Выводы по главе

В результате анализа правил настольной игры «эволюция» был представлен алгоритм в виде блок схем, подробно описывающий этапы игрового процесса. Были разработаны функциональные требования, предъявляемые к системе с точки зрения правил игры. Построена диаграмма вариантов использования и описан основной и альтернативный порядок действий системы при инициализации прецедента игроком. Проведен краткий обзор возможностей и преимуществ игрового движка Unity. Рассмотрены плюсы и минусы найденного аналога и определены преимущества разрабатываемой игры.

Проектирование игры

Модель проектирования

В ходе объектно-ориентированного анализа в соответствие с каждым прецедентом были поставлены классы, отвечающие за представленный в прецеденте функционал. В таблице 2.1. показаны соответствия прецедентов с классами игры, а также краткое описание этих классов.

Таблица 2.1. Соответствие прецедентов и классов игры.

Прецедент	Название класса	Описание класса
Создать новую игру	Menu	Отвечает за отображение UI элементов на экране и взаимодействие пользователя с ними.
	GameManager	Отвечает за загрузку экранов.
Задать параметры	Settings	Статический класс для хранения настроек игры.
Сохранить игру	EvolutionGame	Основной класс игры, реализует игровую логику и управляет всеми процессами и элементами в игре, а также позволяет сохранить и загрузить игру.
Продолжить игру	EvolutionGame	-
Закончить игру	EvolutionGame Menu	-
Играть	EvolutionGame	-
	PlayerController	Отвечает за инициализацию игроков. Управляет очередностью хода.
	PhaseController	Отвечает за переход между фазами игры.
Получить карты	Player	Хранит информацию о типе игрока, его картах на руках, на столе и в сбросе.
	Hand	Отвечает за хранение и отображение карт находящихся «на руках» у игрока.
	Deck	Представляет собой колоду карт.
	Dropping	Отвечает за хранение и отображение карт находящихся в сбросе у игрока.
	Card	Представляет собой карту с изображением на ней двух свойств.
	CardProperty	Хранит информацию о свойстве, изображенном на карте. Название, описание и изображение этого свойства.
Выиграть	EvolutionGame	-
Проиграть	EvolutionGame	-
Пропустить ход	EvolutionGame	-
Сделать ход	EvolutionGame	-
Положить карту в виде животного	EvolutionGame Player Hand Card	-
	Animal	Представляет собой карту на столе игрока, положенную в виде животного.
Положить карту, как свойство	EvolutionGame CardProperty Player Board Animal Hand Card	-
	Board	Отвечает за хранение и отображение карт находящихся «на столе» игрока.
	Trait	Представляет собой свойство карты расположенное на столе игрока, как признак конкретного животного.
Взять фишку еды	EvolutionGame	-
	FoodBank	Отвечает за генерацию, хранение и отображение фишек еды в фазу питания.
	FoodChip	Представляет собой фишку еды определенного цвета (Красную, Синею, Желтую), которая используется при кормлении животного игрока.
Применить свойство	EvolutionGame Animal Trait	-
	TraitController	Отвечает за обработку выбранного свойства и отображение результата на игровом поле.

Архитектура игры

Визуализация игровой логики реализована с помощью диаграммы классов. Данная диаграмма состоит из двух частей: первая часть - это классы описывающие отображение игровых объектов, вторая часть классов описывает игровую логику. Данные классы связаны при помощи класса EvolutionGame отвечающего за игровой процесс и перехватывающий события с остальных классов системы. Диаграмма классов, представляющая архитектуру игры, показана на рисунках 2.1. - 2.3.

Рис. 2.1. Диаграмма классов. Часть 1.

Рис. 2.2. Диаграмма классов. Часть 2.



Рис. 2.3. Диаграмма классов. Часть 3.

Разработка графического интерфейса пользователя

Структура интерфейса

На основе данных полученных в результате анализа и проектирования была разработана структура графического интерфейса пользователя, которая содержит связи между основными экранами игры и модальными окнами, вызываемыми на этих экранах. Также данная диаграмма содержит наименования событий инициализирующих вызов этих окон. Структура интерфейса изображена на рисунке 2.4.

Рис. 2.4. Структура интерфейса.

Главное меню

Главное меню (см. рис. 2.5.) игры состоит из названия игры, фонового изображения и 3х кнопок: «Новая игра», «Продолжить игру» и «Выход». При нажатии на кнопку «Новая игра» открывается модальное окно настройки параметров игры (см. рис. 2.6.), которое содержит переключатели для выбора набора карт (базовый набор установлен по умолчанию и не доступен для выбора), выбор количества игроков, а также кнопку «Начать игру», при нажатии на которую загрузится игровое поле.

Рис. 2.5. Главное меню

Рис. 2.6. Окно задания параметров игры.

Экран игры

Экран игры состоит из 2х областей: фронтальной области и игрового поля. Фронтальная область (см. рис. 2.7.) содержит верхнее меню с кнопками: «Показать\скрыть игровой лог», «Сохранить игру», «Выйти в меню». Также в верхней части фронтальной области располагается окно с игровым логом, текстом уведомлений и информацией о текущей фазе в которой находится игра. Внизу фронтальной области располагается панель с картами, находящимися “на руках” у игрока. Данная панель может быть свернута и развернута по щелчку мыши. При двойном нажатии на любую карту животного оно масштабируется по центру экрана (см. рис. 2.8.).

Рис. 2.7. Фронтальная область.

Рис. 2.8. Подробный просмотр карты.

Игровой стол (см. рис. 2.9.) находится в 3D пространстве и содержит 2 области: игрока и соперника. Данные области служат для расположения карт животных и их свойств. Между данными областями находится кормовая база с фишками еды. Также на игровом столе располагаются кнопки выбора игроков, колода с указанием оставшегося количества карт, и кнопка «Сброс», при нажатии на которую открывается модальное окно содержащее карты животных, которые погибли в результате фазы вымирания.



Рис. 2.9. Экран игры. Игровой стол.

Реализация интерфейса в среде Unity

Для реализации игровых уровней и главного меню, в Unity используется механизм сцен. Сцена в контексте Unity своеобразный контейнер, в котором могут размещаться различные игровые объекты, звуки, освещение, а также элементы пользовательского интерфейса.

На основе спроектированного графического интерфейса в Unity было создано 2 сцены:

«Menu» - представляет собой главное меню игры.

«Game» - представляет собой игровое пространство, на котором непосредственно происходит весь игровой процесс.

Все сцены, так же как и любой другой ресурс сохраняются в папку Assets проекта и могут быть открыты в окне редактора. На рисунке 2.10. показаны сохраненные сцены проекта.

Рис. 2.10. Ресурсы проекта - игровые сцены.

Для захвата и отображения объектов в игровом пространстве используются камеры. Камера может быть установлена в двух режимах: ортографический и перспективный. При использовании ортографической камеры изображение объектов не уменьшается при увеличении дистанции. Данный режим используется для создания двухмерных и изометрических миров, во всех остальных случаях используется перспективная камера (см. рис. 2.11.).

Рис. 2.11. Настройки камеры в редакторе Unity.

Для создания игры было принято использовать систему UI игрового движка Unity. Все элементы UI располагаются на полотне (Canvas), которое определяет размещение 2D объектов в игровом пространстве. За это отвечает свойство Render Mode, которое содержит следующие значения:

Screen Space - Overlay. В данном режиме полотно масштабируется по размерам экрана и отрисовывается без связи со сценой или камерой (UI будет отрисован даже в том случае, когда на сцене нету камеры). В случае изменения размера окна, полотно будет растянуто под размеры экрана. Полотно будет рисоваться поверх всех остальных графических элементов.

Screen Space - Camera. В данном режиме полотно рисуется на плоскости перпендикулярной взгляду камеры, на некотором расстоянии от точки взгляда. Размер полотна не меняется с изменением расстояния, оно всегда масштабирется, чтобы заполнять разрез пирамиды видимости у камеры (camera frustrum view). Интерфейс будет заслоняться любыми 3D элементами, которые находятся перед плоскостью интерфейса.

World Space. В данном режиме полотно располагается в мировых координатах и является плоским 3D объектом.

Главное меню

На рисунке 2.12. показана сцена главного меню и иерархия объектов, расположенных на данной сцене. Полотно на котором располагаются UI элементы имеет свойство RenderMode с установленным значением Screen Space - Overlay. Такие элементы, как: ParamsWindow, ExitConfirm, ContinueGame - являются модальными окнами и по умолчанию находятся в неактивном состоянии.

Рис. 2.12. Сцена «Главное меню» и иерархия игровых объектов

MenuManager - пустой GameObject содержащий класс для управления меню.

Settings - пустой GameObject содержащий класс с настройками игры. Данный объект передается при загрузке сцены игры, чтобы иметь информацию о выбранных настройках.

Экран игры

На рисунке 2.13. показана сцена «Игровое поле» и иерархия объектов данной сцены. Элементы фронтальной области располагаются на полотне со свойством Render Mode равном Screen Space - Overlay, это означает, что отображение данных элементов не зависит от камеры. Игровое поле представляет собой полотно, расположенное в 3D пространстве и повернутое под углом 30 градусов относительно камеры. Для отображения данной сцены используется перспективная камера.

Рис. 2.13. Сцена «Игровое поле» и иерархия объектов сцены.

Общее представление сцены игры, то, как она выглядит для игрока показано на рисунке 2.14.

Рис. 2.14. Отладка сцены «Игровое поле».

игра эволюция редактор движок

Структура файла сохранения игры

Файл сохранения должен быть представлен в удобном для чтения программы формате и содержать информацию о всех текущих состояниях игры:

текущие настройки игры;

текущая фаза игры;

текущее право хода;

карты, находящиеся на руках у игроков;

карты животных, находящиеся на столе у игроков;

карты животных, находящиеся в сбросе у игроков;

свойства и связи между животными;

информация о использованных свойствах;

информация о накормленных животных;

количество фишек еды в кормовой базе;

карты находящиеся в колоде.

Для описания данной информации наиболее подходящим является формат JSON. JSON (JavaScript Object Notation) - простой формат обмена данными, удобный для чтения и написания как человеком, так и компьютером [12]. Примерное содержание файла изображено на рисунке 2.15.

Рис. 2.15. Структура файла сохранения игры.

Проектирование поведения компьютера

Для создания алгоритма поведения игрока, управляемого компьютером (далее бот) был спроектирован механизм, основанный на датчике случайных чисел. Каждое действие бота определяется исходя из входящих условий, таких как: текущая фаза игры, количество карт на руках, количество животных на столе и их свойства, а также значения, полученного в результате применения датчика случайных чисел.

Все действия обладают определенной вероятностью, это сделано для того, чтобы бот например не пропустил ход игры не успев выложить несколько карт на стол и упростил тем самым задачу игроку.

В фазу развития бот может: с вероятностью 65% положить карту в виде свойства, с вероятностью в 30% положить карту в виде животного, или с вероятностью 5% пропустить ход. На рисунке 2.16 показан алгоритм действий бота в фазу развития. При выборе действия «Добавление свойства» система рассчитывает все возможные варианты, исходя из типа свойства, всех животных находящихся на столе и уже имеющихся у этих животных свойств, далее при помощи датчика случайных чисел выбирается один из этих вариантов. Если выбрано действие «Добавление свойства», но по какой-то причине оно не может быть добавлено - выбирается действие «Добавить животное».

В фазу питания бот может: с вероятностью 60% взять фишку еды из кормовой базы, с вероятностью 35% применить свойство, например использовать хищника, чтобы атаковать другое животное на игровом поле или с вероятностью 5% пропустить ход. На рисунке 2.17. показан алгоритм действий бота в фазу питания. Здесь также существует несколько вариантов: например, есть свойства, которые могут быть использованы совместно с взятием фишки еды из кормовой базы или с применением другого свойства, в данном случае алгоритм будет повторно проверять возможность использования свойств с тем условием, что ход уже сделан. Вероятность применить свойство, таким образом, равна 50%. Также учитывается правило: «Нельзя пропустить ход, если имеются фишки в кормовой базе или не накормленные животные на столе» в данном случае, действие «Пропустить ход» заменяется на действие «Взять фишку еды».

Рис. 2.16. Действие бота в фазу развития.



Рис. 2.17. Действие бота в фазу питания.

Выводы по главе

На основе результатов полученных из первой главы была построена архитектура игры, представленная в виде диаграммы классов. Спроектирован и разработан графический интерфейс пользователя в рамках игрового движка Unity. Определена структура и содержание файла сохранения игры. При помощи блок-схем описан алгоритм поведения игрока, управляемого компьютером.

Разработка

Перемещение карт

Для того чтобы выкладывать карты на стол в виде животных и их свойств был выбран механизм Drag-and-Drop. Данный способ реализуется путём «захвата» (нажатием и удержанием левой кнопки мыши) отображаемого на экране объекта, программно доступного для подобной операции, и перемещении его в другое место (для изменения расположения) либо «бросания» его на другой элемент (для вызова соответствующего, предусмотренного программой, действия).

Для того чтобы игровой объект - карта получила возможность перемещаться по нажатию и удерживанию левой кнопки мыши. Был написан класс DraggableCard, который реализует интерфейсы: IBeginDragHandler, IDragHandler, IEndDragHandler (см. рис. 3.1.).