При запуске игры игрок видит меню с кнопками «Начать игру», «Выбрать тему» и «Выход». Схематически это изображено на рисунке 6. Игрок вначале должен выбрать тему, которую он хочет повторить. Это он может сделать в меню «Выбрать тему». Когда игрок заходит в меню «Выбрать тему», у него появляется прокручиваемый список с темами и отдельная клавиша «Назад». Когда игрок нажимает на нужную ему тему в прокручиваемом списке, начинается игра. Если игрок в главном меню нажимает «Начать игру», не выбрав тему, то игра выберет тему случайно. Нажатие кнопки «Выход» в главном меню приводит к выходу из приложения. Игра представляет собой сцену, на которой находятся стены, по форме имитирующие стены в тире. Вверху экрана появляются вопросы из выбранной игроком темы. На самой сцене генерируются буквы, из которых составляется ответ на поставленный вопрос.

Рисунок 6 - Схема меню

Если игрок правильно отвечает на вопрос, то появляется следующий вопрос. Если игрок отвечает неправильно (нажимает не на ту букву), то сгорает одна жизнь и игроку предлагается ответить на этот вопрос еще раз. Всего жизней и игрока 3. Если игрок их расходует, не дойдя до конца темы, то ему предлагается пройти тему заново или отказаться и выйти в меню. Ответ на вопросы происходит в оригинальной форме. Чтобы игрок не скучал от обыденности происходящего на экране, внизу экрана добавлен автомат, из которого игрок «стреляет» по буквам ответа. Автомат не перекрывает появляющихся букв.

Рисунок 7 - Схема игрового процесса

Как выглядит логика самой игры можно увидеть на рисунке 8.

Рисунок 8 - Внутренняя логика

Для создания эффекта соревнования, в игру добавлен таймер. Понятно, что рано или поздно игрок просто переставляя в голове буквы, сможет подобрать слово-ответ. Чтобы стимулировать этот процесс, т.е. ускорить игрока в его желании пройти тему, и добавлен таймер. Результат таймера положительно влияет на самооценку игрока, если он проходит тест довольно быстро, а также создает соревновательный дух, если играть на разных устройствах, допустим, с одноклассниками. Чтобы представлять изначально, как должна выглядеть игра, сделана схема игрового процесса, как на рисунке 7.

2.3.2 Этапы разработки приложения

Разделим разработку игрового приложения на этапы. Всего их 4 - создание сцены, создание меню, создание 2Dобъектов(спрайтов) и создание скриптов. Схематически этапы изображены на рисунке 9.

Рисунок 9 - Этапы создания приложения

На данном этапе происходит создание сцены.

На вкладке Sceneмы делаем наш уровень игры. Здесь можно видеть, как выглядит мир игры и перемещать объекты в сцене. Сеточные объекты в сцене выглядят в виде сеток. Также на сцене изначально добавлены и другие объекты, такие как камера, источник света. Пример показан на рисунке 10.

Рисунок 10 - Рабочее пространство Unity

Для начала мы сделаем статические объекты - пол, стены. Затем выберем место для источников света и камеры. Нажимаем на расположенную в верхней части экрана вкладку GameObject. После выбираем строчку 3DObject, чтобы открыть дополнительное меню. Выбираем вариант Cube. Из нескольких таких объектов мы будем делать пол и стены. Редактируем положение и масштаб появившихся кубов таким образом, чтобы получить пол и стены. Значения преобразований можно изменять в панели Inspector, меняем имена кубов, чтобы связать их принадлежность к сцене. Точные значения преобразований будут зависеть от того, каким образом мы повернем и отмасштабируем исходные объекты, а также от способа их связывания на вкладке Hierarchy.

Трехмерные сцены освещаются направленным источником света, к которому добавляется набор точечных осветителей. Т.к. дополнительное освещение мы не используем, то сделаем только для направленного источника света. Испускаемый направленным осветителем свет не зависит от местоположения источника, значение имеет только его ориентация, поэтому его можно поместить в произвольную точку сцены. Мы установили его над сценой, чтобы он выглядел как солнце и не мешал при работе с остальными фрагментами сцены. Пример изображен на рисунке 11.

Рисунок 11 - Создание сцены

Чтобы игрок мог наблюдать за происходящим, требуется еще один тип объекта - камера. У нас изначально добавлена на сцену камера, поэтому еще одну мы создавать не будем. Располагаем ее так, чтобы игрок мог сфокусироваться на самой сцене. Добавляем различного рода декорации. Были использованы уже готовые 3Dмодели пальм и кустарников. Расставляем их на сцене так, чтобы они не мешали самому игровому процессу, но дополняли и украшали сцену. Т.к. игра называется «Shootofknowledge», мы добавили автомат, который поворачивается вслед за нажатием и «выстреливает» в буквы, которые появляются на экране.Этот автомат мы поместили чуть ниже камеры, чтобы он не перегораживал саму сцену, но его было видно.

Пример приведен на рисунке 12.

Рисунок 12 - Автомат

Следующий этап для нашей сцены - добавить текстуры, т.к. все добавленные объекты по умолчанию имеют белый цвет. С технической точки зрения наложить текстуру непосредственно на геометрию невозможно. Текстуры должны входить в состав материалов, которые назначаются объектам.

Рисунок 13 - Наложение текстур

Материалом называется пакет информации, описывающий свойства поверхности; эта информация может включать в себя и отображаемую текстуру. Подобный подход имеет смысл, т.к. позволяет использовать одну и ту же текстуру для разных материалов. Но поскольку обычно все текстуры фигурируют в составе разных материалов, для удобства в Unityможно просто поместить текстуру на объект. В результате новый материал создается автоматически. Переносим текстуры кирпича на стены итекстуру травы на наш пол, как на рисунке 13.

В Unity есть возможность также изменить и текстуру неба. Для этого мы будем использовать инструмент Unity, который называется Скайбокс(skybox). Скайбоксом называется окружающий камеру куб, на грани которого находится изображение неба. В каком бы направлении не смотрела камера, она будет отображать небо. Новые сцены уже создаются с готовым скайбоксом. Если открыть окно диалога с параметрами освещенности, то первым можно увидеть параметр Skyboxсо значение Default. Этот параметр находится в свитке EnvironmentLighting. Окно диалога разделено на свитки, связанные с усовершенствованной системой освещения в Unity. В интернете можно найти много разных текстур для скайбокса. Мы выберем подходящую и просто прикрепим ее к скайбоксу.

Следующий этап - это создание меню.

Средства отображения абстрактных взаимодействий называют пользовательским интерфейсом (UI) или графическим интерфейсом пользователя (GUI). Хотя UI требуется любому программному обеспечению, потому что пользователь просто не сможет пользоваться приложением без него, GUI в играх используется несколько по-другому. В игре текст и кнопки накладываются на игровое пространство с помощью проекционного дисплея.

Проекционным дисплеем называется индикатор для вывода важной информации непосредственно во время игры. Его прообразом стал индикатор на лобовом стекле, который использовался изначально в военной авиации и позволял пилотам видеть навигационную и специальную информацию, не отвлекаясь на приборную панель.

В приложении используется метод OnGUI(). Подобно классам Start() и Update(), все представители класса MonoBehaviorавтоматически отвечают на метод OnGUI(). Он запускается в каждом кадре после визуализации трехмерной сцены, предоставляя место для команд рисования GUI.

Создаем объект Canvas. Называем его MainMenu. Он будет отвечать за наше меню, пока игра еще не начата. Создаем на этом объекте кнопки нашего меню, используя вкладку Button. Создаем кнопки главного меню - «Начать игру», «Выбрать тему» и «Выход». Пример приведен на рисунке 14.

Рисунок 14 - Меню

Далее создаются спрайты.

Спрайт -- в компьютерной графике объект, перемещающийся по экрану. В играх спрайтами являются изображения героя, противника, различных подвижных предметов. Фон также может состоять из подвижных или неподвижных спрайтов. Если они имеют одинаковый размер и расположены на равномерной сетке, они называются "тайлами" (англ. Tile, плитка). Графика спрайтов может создаваться в графических редакторах общего назначения, но ввиду наличия определённой специфики (маски, анимация) были созданы специализированные редакторы спрайтов. В нашем приложении мы создаем спрайты, на которых будут отображаться буквы. Для создания таких спрайтов было использовано изображение алфавита, представленное на рисунке 15.

Рисунок 15 - Алфавит

Далее мы разбиваем это изображение на отдельные фрагменты. На каждом фрагменте будет находиться только по 1 букве. Каждый фрагмент сохраняем с разрешением .png и присваиваем разные имена. На стадии разработки скриптов, эти спрайты будут использоваться для генерации объектов, по которым мы будем «стрелять».

Также нужно создать спрайты для отображения количества жизней и вопросов. Изначально каждый игрок имеет 3 жизни. Потеряв их, при этом не пройдя темы, игрок заканчивает игру.Количество жизней отображается в нижнем левом углу. Каждый раз, когда игрок ошибается, отображается на 1 жизнь меньше.На рисунке 16 изображен один из трех спрайтов, отображающих количество жизней.

Рисунок 16 - Спрайт "Количество жизней"

Для изображения фона, на котором будет отображаться вопрос во время игры, был использован спрайт, изображенный на рисунке 17.

Рисунок 17 - Спрайт фона для вопроса

Теперь создаем скрипты.

Скриптом называется программа, программный сценарий. Если более точно, то скрипт - это любая исполняемая процедура, которая запускается автоматически или же с помощью команды пользователя.

Ниже описаны основные скрипты, которые обеспечивают работу приложения.

Core.cs - Главный класс игры, инкапсулирует все глобальные переменные, в том числе значения настроек, текущее состояние игры и текущую игровую сессию.

GameSession.cs - класс, инкапсулирующийтекущуюигровуюсессию, являетсясвязующимзвеноммеждуCore.csиQuestionsContainer.cs. УправляетэкземляромQuestionsContainer.cs, таймеромигры, количествомжизнейигрокавтекущейсессии, актуальнымивопросамииответами. Общается с QuestionsContainer.cs посредством вызовов публичных методов, с Core.cs - выбрасыванием игровых исключений.

QuestionsContainer.cs - реализация контейнера в опросов по актуальной теме, который загружаетих, переключает для GameSession.csиинициализируетвизуализациичерезэкземплярVisualPool.cs. ОбщаетсясVisualPool.csметодами, сGameSession.cs - исключениями.

VisualPool.cs - класс-контейнер визуальных элементов в контексте одного вопроса, загружает спрайты, соответствующие буквам, инкапсулирует алгоритм расстановки их на трёхмерной сцене, уничтожает по запросу QuestionsContainer.cs.

ResourceManager.cs - инкапсулирует работы с файлами: текстовыми (с xml-представлением вопросов по теме), графическими (спрайтами) и звуковыми (звуковое сопровождение игры). При вызове метода произвольным внешним кодом возвращает обработанный ресурс в качестве результата метода.

ButtonScript.cs - Класс, предоставляющий методы, привязанные к событиям игровой сцены (нажатия кнопок, выстрелы). Передаёт события в Core.cs, для последующей маршрутизации и обработки.

Look.cs - класс, в котором зашиты алгоритмы визуализации и анимации трёхмерной сцены игры. Активируется Core.cs при создании нового экземпляра GameSession.cs, выключается при переходе игры к состоянию «Меню результатов».

Ниже описана взаимосвязь скриптов друг с другом во время игрового процесса.

1. При запуске игры загружается сцены, предварительно, собранная в редакторе Unity.

2. Одним из объектов сцены является служебный объект-скрипт, инкапсулирующий инициализацию класса Core.cs.

3. Core запускает машину состояний и первоначально отрисовывает главное меню и инициализирует состояние данного меню.

4. При нажатии на кнопку интерфейса через систему событий движка инициализируется вызов к скриптам внутри ButtonScript.cs и изменяет внутренне состояние хранящееся в Core.cs.

5. В случае перехода к другому меню происходят действия аналогичное п.3 только для другого меню.

6. В случае нажатия кнопки «Начать игру» в ButtonScript.cs вызывается событие, сообщающее Core.cs, что нужно начать новую игру.

7. Core.cs инициализирует новый экземпляр GameSession.cs.

8. GameSession.csинициализируетвнутриQuestionsContainer.cs.

9. QuestionsContainer.csвычитываетвопросыизфайловигры (черезResourceManager.cs) согласнотекущейтемевCore.csисоздаётновыйэкземплярVisualPool.cs.

10. VisualPool.cs через ResourceManager.cs вычитывает спрайты соответствующие буквам ответа на текущий вопрос и расставляет их на сцене.

11. Активируется скрипт Look.cs, отвечающий за активность управления сценой (анимация автомата)

12. При поражении цели вновь вызывает ButtonScript.cs, который соответствующим образом обращается к Core.cs, GameSession.cs, QuestionsContainer.cs и VisualPool.cs.

13. При поражении неверной цели QuestionsContainer.cs выбирает новый вопрос сообщая в текущую GameSession.cs, что нужно уменьшить количество жизней на единицу.

14. При поражении всех целей в контексте одного вопроса QuestionsContainer.cs возвращает в GameSession.cs новый вопрос и создаёт новый экземпляр VisualPool.cs.

15. В случае, если закончились все вопросы или жизни GameSession.cs передаёт Core.cs, что нужно перевести игру в состояние экрана результатов.

16. При нажатии на кнопку «В главное меню» состояние переключается к таковому в п.3

17. При нажатии кнопки «Выход» в главном меню ButtonScript.cs завершает работу приложения средствами движка.

Далее мы будем описывать написанные скрипты.

После расположения автомата нужно сделать, чтобы он поворачивался вслед за нажатием на экран. Ведь если автомат не будет двигаться, то теряется динамика игры. Для этого создаем скрипт C# и прикрепляем его к модели. Сам скрипт был назван Look.cs.

С помощью этого скрипта, автомат теперь поворачивается в том направлении, где нажали на экран. Но игроку мало, чтобы автомат просто поворачивался. Он должен стрелять.

Игра не сможет начаться, если игрок не сможет влиять на окружающее пространство. Стрельба в трехмерных играх реализуется несколькими способами, наиболее важным из которых является бросание лучей.

Название приема подразумевает, что нам нужно бросать лучи.

Лучом (Ray) в сцене называется воображаемая, невидимая линия, которая начинается в некоторой точке и распространяющаяся в определенном направлении. Для аналогии можно привести пистолет: пуля вылетает из точки, в которой находится пистолет, и летит по прямой вперед, пока не столкнется с каким-нибудь препятствием. Луч можно сравнить с путем пули, а бросание луча аналогично выстрелу из пистолета и наблюдению за тем, куда попадет пуля. Для этого требуются сложные математические расчеты. Трудно не только просчитать пересечение линии с трехмерной плоскостью, но и сделать это для всех сеточных объектов на сцене. Unity берет на себя все сложные математические расчеты, поэтому мы занимаемся только задачами о месте и причине появления лучей.

Мы воспользуемся методом ScreenPointToRay(). Метод создает луч, начинающийся с камеры, и проецирует его по линии, проходящей через указанные экранные координаты. Появившийся луч передается методу Physics.Raycast(), который и выполняет его «бросание». Создаем код, использующий эти методы. Создаем в Unity новый компонент C#scriptи присоединяем его к камере. Добавляем в него код. Компонент Cameraвызывается в методе Start(). Остальная часть кода помещена в метод Update(), потому что положение курсора нам требуется проверять снова и снова.

Вигренеобходимымишени. Мишени представляют из себя буквы, которые появляются на сцене. Игрок должен в правильном порядке стрелять по мишеням, чтобы перейти к следующему вопросу в теме. Сами буквы мы берем из слова-ответа, которое находится в файле вместе с вопросом. Слово, разбитое на буквы появляется в заданной плоскости и в определенной зоне на экране. Буквы не должны выходить за края экрана и не должны пересекать друг друга. Создаем скрипт, который будет отвечать за генерацию объектов на экране. Назовем его VisualPool.cs.Объекты создаются как 2Dизображения, которые пропадают, если по ним выстрелить.

Вопросыдля игры берутсяизфайла. Создаем скрипт для захвата вопроса из файла. СкриптназванQuestionsContainer.cs.

Клавиши меню. Этот скрипт описывает вызов к скриптам внутри ButtonScript и изменяет внутренне состояние хранящееся в Core.

2.4 Тестирование

Тестирование приложения - ответственный процесс. В зависимости от того, работает ли приложение исправно, зависит и отношение пользователя к данному приложению. Если приложение работает некорректно, то пользователь просто удалит его и больше никогда к нему не вернется. Само тестирование состоит из нескольких этапов.

Первый этап - это модульное тестирование. Это самый первый вид тестирования, который проводится над приложением. Суть модульного тестирования заключается в том, что проверяется на исправность работы каждый скрипт приложения. Если все скрипты исправны, то переходим к следующему этапу.

Второй этап - функциональное тестирование. Это тестирование проводится над уже готовым приложением. В нем тестируются отдельные функции приложения.

Третий этап - тестирование инсталляции. Это тестирование уже непосредственно процесса установки приложения на различные устройства и отслеживание исправной работы на этих устройствах. После проверки работоспособности приложения, нужно деинсталлировать приложение с устройства, чтобы выявить последние недочеты.

Результаты модульного тестирования - каждый модуль (скрипт) тестировался отдельно. Работоспособность модулей корректна.

Результаты функционального тестирования - каждая функция тестировалась согласно функциональным требованиям приложения. Все функции работают исправно.

Таблица 2 - Результаты функционального тестирования