Київський
національний університет імені Тараса Шевченка Факультет кібернетики Кафедра
інформаційних систем
ВИПУСКНА КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА БАКАЛАВРА на тему:
РОЗРОБКА ІГРОВОЇ ПРОГРАМИ ДЛЯ
МОБІЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ З СЕНСОРНИМ ЕКРАНОМ
студента 4 курсу Чупірчука Павла Миколайовича
Науковий керівник:
кандидат фізико-математичних наук, доцент
Іванов Євгеній Олександрович
Робота заслухана на засіданні кафедри інформаційних систем та рекомендована до захисту в ДЕК, протокол № від 2011 р.
Завідувач кафедри інформаційних систем проф. Провотар О.І.
Київ - 2011
Зміст
Вступ
Розділ 1. Ігрові програми
1.1 Історія розвитку
1.2 Жанри комп’ютерних ігор
Розділ 2. Мобільні пристрої з сенсорними екранами
2.1 Історія виникнення сенсорних екранів
2.2 Принципи роботи сенсорних екранів
Розділ 3. Java Platform, Micro Edition
3.1 Загальна інформація
3.2 Профілі і конфігурації
Розділ 4. Завдання
4.1 Постановка задачі
4.2 Опис гри
Розділ 5. Реалізація
5.1 Загальна модель
5.2 Програмна реалізація
5.3 Отримані результати
Висновки
Список використаних джерел
Додатки
Вступ
Люди завжди любили присвячувати свій вільний час усілякого роду іграм. З розвитком культури і технологій виникали все нові і нові ігри. В наш час надзвичайно популярними, особливо серед молоді, стали різноманітні відеоігри, що створює не малий попит на розробку ігрових програм. В світі існує не мало компаній, основною діяльністю яких є розробка комп’ютерних ігор. Над створенням кожної серйозної гри працюють великі колективи професіоналів, які займаються різними аспектами: розробкою концепції і сюжету гри, дизайну і графіки, програмування фізики гри, та ігрового процесу загалом. Постійний розвиток ігрової індустрії, створює в свою чергу попит на відповідних фахівців.
Комп’ютерні ігри розробляються для різних платформ та пристроїв, починаючи від персональних комп’ютерів і спеціальних консольних приставок, закінчуючи мобільними телефонами. До недавнього часу створення масштабної гри для мобільного телефону було практично не можливим, в силу обмеженості ресурсів пристрою і способів вводу інформації. Зараз, потужність деяких з нових моделей телефонів перевищує характеристики середньостатистичних настільних комп’ютерів десятирічної давності, що дозволяє створювати ігри набагато вищого рівня.
Використання сенсорних екранів як альтернативи клавіатурі дало додатковий поштовх для розвитку ігрових програм для мобільних пристроїв. По-перше відсутність жорсткої клавіатури збільшило розмір екрану, а отже і поле для розгортання гри. По-друге сенсорний екран дає можливість створювати різноманітні графічні інтерфейси не прив’язуючись до конкретного пристрою. По-третє ігри, які потребували для зручності керування маніпулятора типу миша, наприклад стратегії реального часу, тепер можна легко реалізувати для мобільних телефонів, адже сенсорний екран надає дуже зручний спосіб керування ігровим процесом.
Існують різні платформи, що дозволяють розробляти
програми для мобільних телефонів. Найбільш універсальною серед них є Java
Platform Micro Edition, оскільки вона розрахована на досить широкий спектр
пристроїв, в тому числі, підтримуються пристрої з сенсорним екраном. А для
роботи прогарами написаної під цю платформу достатньо, щоб на пристрої була
встановлена віртуальна Java - машина.
Ставлення людей до ігор носить свого роду ритуальний характер, майже релігійний. Вони дають можливість гравцям увійти в свого роду вищий стан буття, розвиваючи свої навики в нових рамках і отримуючи досвід нових висот. Вони дозволяють звичайним людям пережити неймовірний події, відчути себе воїном, королем чи шпигуном, при цьому фізично залишаючись в безпечному середовищі. Можливо, все це здасться перебільшенням, але безсумнівно, ігри відволікають і розважають нас так, як ні один з інших способів відпочинку.
Люди грали в ігри ще з давніх-давен. У Сахарі була виявлена 5000-річна ігрова дошка, висічена з каменю. Популярна у східних країнах гра го, була відома приблизно ще з 2000р до н. е. Нардоподібні ігри, такі, як табула згадувались ще в давньоримських записах, і навіть у Біблії. Карти Таро, що спочатку використовувалися для віщування майбутнього, перетворилася на сьогоднішні гральні карти.
Ще десять - двадцять років тому, єдиними іграми, на які люди витрачали багато свого часу були професійні спортивні ігри, настільні ігри як Монополія чи шахи, ігри з гральним кубиком і картою, як Dungeons and Dragons, і карточні ігри, як покер. Деякі ігри давали можливість заробити гроші, інші для викликали серйозні змагання, але більшість з них просто приносили задоволення.
З появою комп'ютерів, ігри вступили в нову еру. Вони стали однією з основних причин, чому багато людей придбали домашні комп'ютери. Незважаючи на простеньку графіку, граючи в імітатор тенісу, такий, як Pong, або мандрувати по багатому текстовому світі, як Zork - все це стало абсолютно новим видом ігор, які можна грати в будь-який час з найбільш грізним супротивником: дизайнером гри, який наперед запрограмував комп'ютер так, щоб той зміг перемогти людину.
Хвиля ігор - аркад 70-х і 80-х, на чолі з такими хітами, як Pac-Man, підкорила серця і поглинула монетки мільйонів молодих людей. Консольні системи, такі як Magnavox Odyssey, Atari 2600, Mattel Intellivision, і Coleco Vision дали можливість отримувати задоволення від аркадних ігор у себе вдома. Пізніше, в 1985 році, Nintendo Entertainment System здивувала людей приголомшливою графікою і складним ігровими світами; популярною грою того періоду є відома всім Super Mario Brothers. Комп'ютерні ігри перейшли на зовсім новий рівень популярності та визнання з такими бестселерами як Doom, наступний за ним Quake, а потім і Tomb Raider. Ясно, що реалістичні 3D світи стали популярними. Чим більше гра давала можливість гравцеві відчути, наче він справді був в іншій реальності, тим успішнішою ставала.
Графіка стрімко розвивалася і ставала все багатшою, оскільки швидкість і продуктивність 3D карт і процесорів збільшувалась удвічі кожного року. Super Nintendo поступився Sony PlayStation, а насьогодні найновішими є приставки Nintendo Wii, PlayStation 3, а також Xbox 360 від Microsoft.
Цікавий поворот відбувся на шляху розвитку комп’ютерних ігор. В кінці 90-х і початку 2000-х, завдяки таким іграм, як Ultima Online, Everquest і Age of Empires II, а також популярним казуальним веб - іграм, як Pogo, Yahoo Games, і MSN Gaming Zone, стало ясно, що більшості гравців важлива не тільки якість графіки чи деталізація ефектів, але й присутність інших, реальних людей у грі. Багатокористувацькі ігри, давно поширені у середовищі заядлих гравців, стали популярними в широких масах.
У певному сенсі, ігри пройшли замкнуте коло перетворень. Так, вони знову стали служити соціальним цілям, надаючи можливість двом чи більше людям увійти в нові світи, випробувати нові навички разом, взаємодіючи між собою зовсім по-новому.
Поки популярність багатокористувацьких ігор продовжує рости, відбувся ще один великий зсув в парадигмі комп’ютерних ігор.
Стає все важче і важче знайти людей, які не мають при собі - на роботі чи вдома, під час прогулянок чи у відпустці - портативних пристроїв з виходом до мережі, куди б вони не йшли. Будь це КПК, смартфон чи мобільний телефон, люди звикають до можливості з'єднуватися і спілкуватися один з одним в будь-який час, в будь-якому місці і де завгодно.
У найближчому майбутньому портативні пристрої, швидше за все стануть ще меншими і більш спеціалізованими. Телефони розміром з затички для вух, голосові помічники в наручних годинниках, і смарт-чіпи у кредитних карточках все це стає реальністю.
Це продовження змін, які почалася ще в 1970-х роках, з появою персональних комп'ютерів, що витіснили величезні, монолітні обчислювальні машини. Зрозуміло, що мільйони маленьких пристроїв, працюючих разом дадуть набагато більше розподіленої потужності, ніж один великий.
Не дивно, що ігри підтримують цю тенденцію. Звичайно, мабуть не розумно, намагатися досягти вражаючих спец ефектів на маленькому екрані, проте в ігор для мобільних телефонів можуть дати те, що на що не здатні навіть найкращі з консолей: вони завжди з гравцем, і можна грати де завгодно. Це означає не лише те, що грати стало більш зручно, але й створює підґрунтя для розробки абсолютно нових типів ігор, що пристосовуються до нового способу життя. [2]
Жанри комп'ютерних ігор використовуються для класифікації відеоігор відповідно до інтерактивних ігрових дій гравця. Жанр відеогри визначається відповідно до мети гри, незалежно від її сценарію або змісту уявного ігрового світу, на відміну від творів літератури чи кіномистецтва. З іншого боку в сучасних іграх, як правило, змішані декілька жанрів, тому в різних джерелах одну й ту саму відеогру можуть відносити до різних жанрів. Не зважаючи на це між розробниками відеоігор існує домовленість, яка дозволяє віднести розроблену гру до одного з найбільш загальних жанрів або до всіх наявних у грі жанрів разом. Про це анонсується при розробці й повідомляється у рекламно-маркетингових кампаніях при продажу відеогри.
До найзагальніших жанрів можна віднести такі:
· RPG (Role playing game) - рольова гра. Мета ігрового процесу полягає у виконанні різноманітних завдань та розвитку ігрового персонажа або групи, а також втілення в свого персонажа і виконанням його ролі.
· Пригодницькі ігри, або квести. В іграх цього жанру гравець управляє персонажем, який рухається по сюжету та взаємодіє із навколишнім світом в рамках певної історії та виконує зумовлені сценарієм завдання для досягнення мети пригодницької гри. При цьому може виникати необхідність розв'язувати розумові задачі для руху сюжетною лінією. Сам сюжет може бути лінійним або залежати від дій гравця.
· Ігри - симулятори призначені для імітації дійсності, вони відображають певні реальні явища та фізичні властивості у віртуальному середовищі. Існує чимало піджанрів, як-от: технічні (управління складними технічними пристроями, авіаційною технікою та інші), аркадні (відрізняються спрощеною фізичною моделлю), спортивні, економічні та інші.
· Стратегічні ігри (Strategy). Сенс гри полягає в плануванні і вироблення певної стратегії для досягнення якоїсь конкретної мети, наприклад, перемоги у військовій операції. Гравець керує не одним персонажем, а цілим підрозділом, підприємством чи навіть державою. Розрізняють покрокові стратегічні ігри, де гравці по черзі роблять ходи, і стратегічні ігри в реальному масштабі часу (RTS - Real-time strategy), в яких всі гравці виконують свої дії одночасно.
· Action - екшн. В іграх такого жанру необхідно використовувати рефлекси та швидкість реакції для подолання ігрових обставин. Це, можливо, один із базових жанрів й водночас найпоширеніший. Як правило екшн-ігри пов'язані із битвами. Цей жанр поділяється на велику кількість піджанрів, серед яких бійки (Fighting), "стріляли" (Shooter) від першої чи третьої особи, тактичні (Tactical), в яких ігровий персонаж діє у складі команди, стелс-екшн, метою якого є приховані дії для виконання завдань, без прямого знищення противників та інші. В свою чергу піджанри можуть ще ділитися.
Цей список не можна вважати вичерпним, оскільки індустрії відеоігор активно розвивається і жанри постійно оновлюються. [2]
Гра, створена в рамках даної роботи, може бути віднесена до жанру Tower defence (англ. захист вежами). Це жанр комп’ютерних ігор, який є під жанром RTS (real-time strategy), що перекладається як стратегія в реальному часі. Ідея Tower defence полягає в тому, що гравець повинен зупинити ворогів, які намагаються перетнути карту, і для цього він використовує оборонні вежі. Вежі зазвичай мають різні характеристики по ціні дальності дії, скорострільності і тому подібне. Якщо певна кількість ворогів таки досягає цілі - на цьому гра закінчується. За знищення ворогів гравець отримує ресурс, який можна витратити на будівництво нових веж, чи вдосконалення старих. Вдалий вибір і розстановка захисних споруд і є головною метою гри. Більшість ігор цього жанру передбачають карту, яка являє собою свого роду лабіринт, по якому бігтимуть вороги, що полегшує роботу гравця і дає йому можливість ефективно розмістити вежі. Існують також так звані лінійні версії гри, де вороги йдуть по прямих. Також в деяких версіях гравець може сам створювати лабіринт з веж і блоків.
Першою грою, яку можна віднести до цього жанру
була Rampart, випущена Atari Games в 1990 році. Вона являла собою аркадну гру
(для ігрових автоматів), яка згодом, завдяки своїй популярності з годом була
портована на різні платформи. З розвитком технологій різні розробники створювали
схожі ігри, з’явилось багато браузерних версій цих ігор, а також версії для
мобільних телефонів. Найвідомішими представниками жанру на сьогодні є такі ігри
як: Protector, Immortal Defense, GemCraft, Plants vs. Zombies.
Як і будь-яка комп’ютерна техніка, мобільні телефони пройшли певну еволюцію в процесі свого розвитку. Спочатку вони використовувались суто для розмов, але згодом у них почали з’являтись все нові й нові функції. Сучасний мобільний телефон більше нагадує малогабаритний комп’ютер ніж просто переговорний пристрій. Це призвело до зміни розмірів, дизайну, і способів введення інформації, зокрема широкого використання сенсорних екранів в нових моделях мобільних телефонів, КПК, планшетних ПК, та інших.
В загальному випадку сенсорний екран (Touch Screen) - це спеціальний пристрій, який прикріплюється до монітора, і виконує функції визначення координат точки дотику. Такий спосіб введення інформації дозволяє створювати найрізноманітніші інтерфейси, і не прив’язуватись до жорстких кнопок, що відкриває нові можливості для розробки ігрових програм.
Вважається, що перший сенсорний екран був винайдений Е.А. Джонсоном в Великій Британії, приблизно в 1965-1967 роках. Він описав технологію використання чутливих дисплеїв для контролю руху повітряних суден у статті, опублікованій в 1968 році.
У 1971 році доктором Семом Герстом (Sam Hurst), засновником компанії Elographics, був розроблений датчик дотиків в університеті Кентукі. Цей пристрій, названий "Елограф" був запатентований науковим фондом університету Кентукі. Елограф не був прозорим, як сучасні сенсорні екрани, проте, став важливим кроком у розвитку технології чутливих дисплеїв.
У 1974 році з’явився перший сенсорний планшет, що містив прозору чутливу поверхню, розроблений Семом Герстом в компанії Elographics. У 1977 році Elographics розробили і запатентували резистивну технологію чутливих екранів, яка наразі є однією з найпопулярніших. Того ж року, спільно з Siemens, було створено випуклу сенсорну панель, яка підходила до кінескопів того часу. На всесвітній виставці 1982 року Elographics представили телевізор з сенсорним екраном.
У 1983 році вийшов комп’ютер HP-150 з сенсорним екраном на базі інфрачервоної решітки. Щоправда тогочасні сенсорні екрани використовувалися в основному в промисловій і медичній апаратурі.
Широкого застосування в кишенькових пристроях, таких як телефони і КПК, сенсорні екрани набули в якості заміни крихітній клавіатурі, коли появились моделі з великими рідкокристалічними екранами. Першою ігровою консоллю з сенсорним екраном була Nintendo DS випущена в 2004 році.
Функціонально в будь-якому сенсорному екрані можна виділити три частини: сенсор (спеціальна панель, або датчики), контролер, який керує датчиками і обчислює, або готує данні для обчислення координат точки дотику, і драйвер - програма, що виконує необхідні обрахунки і коректує роботу контролера.
На перший погляд, може здатися, що всі сенсорні екрани працюють за однаковим принципом, але навіть з точки зору користувача не важко помітити різницю в їх функціонуванні. Існують різні варіанти технічної реалізації чутливих дисплеїв, що значно впливає на їх характеристики, такі як точність, довговічність, швидкість відгуку, реакція на матеріал, собівартість. Найпопулярніші з них: резистивні, ємнісні, матричні, індуктивні, з використанням поверхнево-акустичних хвиль, інфра-червоних променів, відеокамер. Нижче будуть розглянуті технології, які використовуються в мобільних пристроях як телефони чи КПК.