Математическое руководство по созданию компьютерных игр. Справочник

Алексей Патрашов

Математический взгляд на создание компьютерных игр с подробным выводом формул и примерами решений. Руководство для развития математического подхода.

Порядок разработки новой игры или ни шагу без бумаги

Кто бы и что бы ни говорил, но компьютерная игра это в первую очередь программа и разработка программы это проект, а на разработку проектов уже давно придумали почти всё, что только можно. Если бы мы разрабатывали конструкторскую документацию, то нам бы понадобился ГОСТ 2.103—68 на стадии разработки проекта, но этот же ГОСТ подойдёт нам и для разработки проекта программы. Правда есть ещё ГОСТ 19.102—77, который предназначен уже непосредственно для разработки программ, но он только для программ и предназначен, а у нас будет ещё предостаточно задач кроме программирования. Итак, что нам предписывают в помощь.

Этап первый: замысел игры. Или техническое предложение по ГОСТу. На этом этапе описывается замысел игры, её основные черты, время и место действия, действующие лица и прочие ключевые положения, которые лягут в основу следующего этапа. Правильно изложенный замысел игры занимает не больше одной страницы или 4000 знаков. Если замысел не укладывается в этот объём, то либо он неправильно изложен, либо это уже не замысел, либо удалось придумать что-то выдающееся, что бывает крайне редко и обычно не встречается.

На этапе замысла игры над проектом работают приблизительно от одного до десяти человек в течении примерно до десяти дней. В работающей над замыслом игры группе могут или должны присутствовать сценарист, дизайнер, художник, программист, писатель, специалист по звуку, моделист, аниматор, маркетолог, руководитель проекта и экономист. Этот состав может меняться в зависимости от размеров и сложности запланированной игры или при необходимости возможно совмещение нескольких обязанностей или специальностей. Обычно трудозатраты на замысел игры укладываются в промежуток от 1 до 100 человекодней. Завершенный замысел игры представляет собой примерно страницу печатного текста без рисунков с достаточно полным для общего представления об игре описанием. По виду замысел игры напоминает её краткое описание на упаковке. Если подобный результат не получен, то этап надо повторять до тех пор пока не получится.

Этап второй: содержание игры. Или эскизный проект. На этом этапе описывается игровая и художественная части проекта. Определяется кто и чем будет заниматься из игровых персонажей, будет ли меняться игровой мир и так далее. Разрабатывается графический интерфейс игры. Определяются списки характеристик персонажей и мобов. Задаются размеры игрового пространства и способ передвижения. Устанавливается тип и класс будущей игры.

Независимо от количества участников предыдущего этапа на этапе содержания игры над проектом работают всё так же от одного до десяти человек, но уже в течение от 10 до 100 дней. Состав рабочей группы может быть и тот же, что и во время работы над этапом замысла игры. Трудозатраты на содержание игры находятся уже в пределах от 10 до 1000 человекодней. После того, как определены все свойства игроков, род их занятий и выбрано взаимодействие пользователя с окружением, а также состав окружения, можно переходить к следующему этапу.

Этап третий: дизайн игры. Или технический проект. На этом этапе составляется подробный перечень всего, что будет находиться в игре и рассчитывается вся механика взаимодействия. Рисуются планы, схемы, пишутся диалоги, рассчитывается баланс, распределяются роли действующих героев и просчитывается весь игровой сценарий. Предварительно прорисовываются эскизы, текстуры, ландшафты, модели, оружие, броня, одежда, растения и животные, мобы, окружающие предметы мебели, строения, транспортные средства и прочее, а также пишутся диалоги.

Технически это самый сложный этап в разработке игры. Количество участников возрастает и становится приблизительно от 10 до 100, но работа над дизайном ведётся столько же, сколько и над содержанием. Состав работников проекта расширяется и некоторые специальности требуют несколько исполнителей. Участники предыдущих этапов могут войти в этот этап уже руководителями направлений разработки. назначение их руководителями целесообразно с точки зрения лучшего понимания поставленной задачи, а также их более длительного участия. Трудозатраты на дизайн игры составляют уже от 100 до 10000 человекодней. После того, как дизайн игры будет готов, можно переходить уже к непосредственно изготовлению игры.

Этап четвёртый: изготовление игры. Или рабочий проект. На этом этапе начинается изготовление рабочих моделей и программирование. Каждое действие выполняется в соответствии с дизайном игры. Это один из самых трудных и самых длительных этапов разработки, он включает уже не столько творческую, сколько механическую работу. В конце этапа изготовления должна получиться готовая для тестирования игра.

Практически специалисты из предыдущих этапов не задействованы в последнем этапе, но на этапе изготовления количество исполнителей возрастает и становится от 100 до 1000. Для мелких проектов это количество может быть значительно меньше и доходить до нескольких или вообще одного человека. Также возрастает и продолжительность этапа и становится уже от 100 до 1000 дней. И опять же следует заметить, что для мелких проектов это время может сокращаться до нескольких дней или часов. Таким образом трудоёмкость изготовления игры становится от 10000 до 1000000 человекодней и является самой дорогой частью производства игры.

Переход к следующему этапу должен осуществляется только после окончательного завершения рабочего этапа. Если нарушить это правило, то работа над игрой превратится в непрерывное переделывание недоделанного проекта. Трудоёмкость по мере перехода между этапами стремительно возрастает и прошедшая в следующий этап ошибка будет обходиться по мере продвижения разработки всё дороже. Дополнительной сложностью может стать необходимость непрерывного исправления содержащихся в самом задании ошибок.

Переход к следующему этапу раньше времени возможен также в порядке выполнения НИР (научно-исследовательской) или ОКР (опытно-конструкторской) работ. В этом случае следующие этапы выполняются только частично, а не полностью, с целью выявить возможность выполнения или поиска ошибок предыдущих этапов разработки.

Мы рассмотрели процесс изготовления игры за один проход, но не менее хорошо себя показывает и многопроходный метод разработки, когда все этапы повторяются по нескольку раз, пока не будет достигнут желаемый результат. Этот подход удобно применять, когда цель проекта и состав участников меняются по ходу его развития и конечный результат нельзя определить заранее.

Этап 1. Концепция ― текстовое и графическое описание ключевого замысла проекта. Может быть практически чем угодно от одной фразы или набора особенностей, до полноценных коммерческих предложений, с предполагаемыми прибылями, альбомами художественного представления и тому подобных демонстрационных материалов. Сильно зависит от необходимости привлечения капитала и трудовых ресурсов. Лично заинтересованные участники могут вступить в проект и за возможность добавить в игру собственную фразу или целый набор игровых особенностей.

Объем документации на данном этапе составляет от 1 строки, до сотен страниц и содержит в себе в основном описание проекта игры и почему вообще стоит им заниматься. Для получения сотен миллионов долларов или евро надо будет писать огромные пакеты документов, со статистикой почему этот проект окупится, анализом спроса, положения на рынке и так далее. Этап выработки концепции может повторяться несколько раз при отказе от текущей концепции с выработкой новой или сразу переходить на следующий этап.

Этап 2. Прототип ― проверка концепции, чаще всего заканчивается провалом вне зависимости от объема первоначальных инвестиций. Друзьям или знакомым ведущего разработчика надоедает или им кажется что идея непригодна для разработки, инвесторы уходят в более доходные другие отрасли и происходят прочие тому подобные разрушения команды. Прототип оказывается совершенно скучным или не удается достичь никакого интересного графического представления. Для создания прототипа используется все, что можно из доступных средств, так как прототип не продают, а исключительно оценивают с его помощью идею игры. Иногда используется разработка прототипа с нуля некомпетентными в разработке или при наличии избыточного финансирования.

Объем документации на данном этапе составляет от нескольких до сотен страниц и содержит в себе описание ключевых игровых моментов, предназначен чтобы убедиться, что проект стоит продолжать. Повторение этапа разработки прототипа обычно происходит несколько раз и показывает участникам проекта что его можно продолжать или прекратить.

Этап 3. Разработка ― создание игры, по отработанному отображаемому материалу. Разработчик после изготовления прототипа понимает, какая у него выйдет игра. Далее или пишется план разработки, или, чаще всего, делается все путем угадывания направления. Разработка игры проходит в несколько подэтапов, когда инвестор или сами разработчики оценивают, получается у них что-то приемлемое или нет, и что с делать с результатами разработки.

Объем документации составляет от нескольких до сотен страниц и содержит в себе описание всего понадобившегося команде для разработки текущей итерации, как то описание художественной части, игрового процесса, интерфейса пользователя и прочего. В зависимости от типа и объема финансирования проекта и прибыльности текущей итерации данный этап может повторяться несколько раз до получения готовой игры.

Этап 4. Полировка ― доводка отдельного функционала и художественного наполнения до состояния готовности к коммерческой реализации. Для не сетевых проектов обычно полировка всеми возможными способами откладывается на предшествующие реализации сроки. Для сетевых проектов реализуется игровой функционал в минимально пригодном для продажи виде. В зависимости от того, как игроки по статистике использовали каждый из всех заложенных в игру замыслов, соответствующий фрагмент замысла дорабатывают и ставят в параллельную полировку со следующей итерацией разработки. Если какая-то часть заложенных в игру замыслов не используется игроками, то её после обновления удаляют из игры.

Объем документации составляет от нескольких до сотен страниц. Этап полировки повторяется после каждого нового функционала для сетевых игр до двух раз. Для не сетевых проектов полировка обычно смешивается с доработкой проекта вообще и поэтому, особенно при отсутствии четких планов, может продолжаться очень долго и хаотично.

Этап 5. Коммерческая реализация ― заработок на проекте. Для не сетевого проекта ― продажи, для сетевого ― выход в открытое бета тестирование. Приложение выглядит цельно, обычно отдаленно похоже на раннюю концепцию или полностью отрабатывает фокус потребительской аудитории. Но от соответствия проекта концепции его успех практически не зависит. Вообще от разработки коммерческий успех проекта зависит приблизительно на 40 или 50 процентов, при условии, что в разработке не было допущено откровенных ошибок. Объем документации складывается от описания реализации, руководства пользователя и, обычно, сайта игры. Для не сетевых игр данный этап не повторяется, но часто выпускаются скачиваемые платные или бесплатные дополнения к проекту и пакеты исправления ошибок. Для сетевых проектов, в зависимости от сложности разработки, выходы новых версий бывают в диапазоне от двух недель, до полугода и реже.

Этап 6. Поддержка ― помощь игрокам остаться в игре. Для не сетевых игр это этап после завершения продаж, когда делается все чтобы игрок и дальше продвигал игру, среди друзей или в многопользовательской среде. Для сетевых игр это параллельный разработке, полировке и коммерческой реализации этап. Объем документации состоит из инструкции, сайта поддержки и прочих подобных средств. Повторение этапа происходит после каждой реализации.