Разработка алгоритма приложения "Аквариум" Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 004.421

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПРИЛОЖЕНИЯ «АКВАРИУМ»

L4QQ/J

UDC 004.421

DEVELOPMENT OF "AQUARIUM' APPLICATION ALGORITHMS

С. А. Хачатуров, А. О. Княгинина

Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Российская Федерация

hachaturovsergei@gmail.com mambo .ann@yandex.ru

Рассмотрен алгоритм возникновения столкновений объектов на плоскости. Выявлены технически сложные и неправильно реализованные методы столкновения объектов и обоснована необходимость создания собственного нового алгоритма столкновений. На основе проведенного исследования авторы предлагают новый метод реализации алгоритма столкновений объектов.

Ключевые слова: java, приложение, алгоритм, разработка, столкновение объектов.

S. A. Hachaturov, A. O. Knyaginina

Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation

hachaturovsergei@gmail.com mambo.ann@yandex.ru

This article considers the problem of objects collision. The paper identifies technically complex and incorrectly implemented methods of objects collision and the necessity for creation of a new collisions algorithm. Based on this study the authors propose their own method of implementation of the collision objects algorithm.

Keywords: java, application, algorithm, development, objects collision.

Введение. При разработке ряда компьютерных игр возникает необходимость обнаружения столкновений объектов. Данная тема на сегодняшний день хорошо изучена. Так в работе Собинова Д. И., Коробицына В. В. представлен обзор современных алгоритмов обнаружения столкновений объектов [1]. Рейган Бёрнс (Raigan Burns) и Мэйри Шепард (Mare Sheppard) — разработчики популярной flash-игры N — представили серии уроков, касающихся различных приёмов определения столкновений для маленьких и быстро движущихся объектов [2]. Томас Якобсен в своей работе «Моделирование движения персонажей компьютерных игр» описал различные методы, которые позволяют создают эффект правдоподобия при столкновении объектов в компьютерных играх [3]. Свои методы реализации столкновений объектов предлагают в различных обзорах и другие разработчики игр [4-6]. В результате изучения реализации в программном коде рассмотренных алгоритмов была выявлена проблема наличия множества технически сложных методов взаимодействия объектов. Неверные технологические решения приводят к значительному падению производительности таких приложений, а также осложняют их дальнейшую модификацию и развитие. В настоящей работе предложен метод расчета столкновения прямоугольных спрайтов, основанный на расчете положения объектов относительно друг друга. Реализация данного метода представлена на примере игры «Аквариум».

Основные элементы алгоритма и его реализация в игре «Аквариум». Приложение «Аквариум» — это мини-игра, главной целью которой является поедание главной управляемой

L4QQ/J

игроком рыбой (далее «пиранья») максимального количества других рыб аквариума (рис.1.). При этом рыбы, которых съедает «пиранья», должны быть меньше, чем она. Если рыба окажется больше, «пиранья» будет съедена и игра будет окончена. При поедании рыбок «пиранья» увеличивается в размере. Это происходит не сразу, но уже после первой съеденной рыбы вы заметите постепенное увеличение «пираньи».

Рис.1. Скриншот игры

В процессе работы над приложением появилась необходимость разработки и реализации алгоритма поиска столкновения 2D объектов. На основе анализа предложенных в литературе алгоритмов был разработан собственный алгоритм. Реализуемый в результате алгоритм является упрощенной версией метода проецирования [1, 3]. По сравнению с указанным методом, он проще и требует меньше аппаратных ресурсов.

Практически во всех играх приходится обрабатывать события, связанные со столкновением двух объектов или с препятствием. Как правило, при столкновении должны произойти какие-то действия, чаще всего связанные с изменением первоначального состояния объекта. Это может быть уничтожение объекта, его перемещение, уменьшение или увеличение. В основе изменения состояния объекта положен перебор имеющихся фреймов в анимационной последовательности или перерисовка изображения на новом месте [7, с. 218].

Столкновение прямоугольников. Чтобы определить прямоугольник, авторы используют координату его верхнего левого угла (рис.2). Для удобства сравнения положения всех прямоугольных спрайтов они помещены в двумерный массив. Первая строка массива хранит координату Х, а вторая строка — координату Y. Ширина и высота хранятся в отдельных переменных [8, с. 417-418].

Рис.2. Размеры прямоугольного фрейма по координатам

Далее создается метод 81»1кп(), который вызывается каждые 20 мс, чтобы проверить столкнулись ли объекты ввиду движения спрайтов (рис.3.).

риЪИс void эЬа11Еп() {

Капйсш г = пет/ НапЗстО ; £ог (М ±=С<; ¿.<15; х-Ы-) ■[

Гог 5=ОгЗ<13;:++){

1Г Ш(*[0] [±]<*[0] [:])вв(х[0] [: ] <х [ 0] [1]+-х[Щ1)) I

[[х[0] [з.]<ж[0] [:]4ШХИН1]ЕЕ(Х[0] [Л-нййНЮ£[0] [3.]-ИЙ.<Ш0 ) )££

Ш*[1] [±]<х[1] [:])«(*[!] [3]<*[1] [±]+Ье±дЬЪ)) I I ([1 ] [п.] <х[1 ] [: ] ЛеАдЫ;) ее (дс [1] [□ ] +Ьг±д1гЬо; [ 1 ] [ ± ] +*иеАдЪ1;)

Рис.3. Часть метода йо1кп()

Метод заключается в следующем: двойной цикл проходит по всему массиву и проверяет условие соответствующее столкновению объектов для элементов массива. Первой точкой для проверки является верхний левый угол второго прямоугольного спрайта. Если она попадает в диапазон

(1)(х[0][1],х[0][1]+,мё1к) и (х[ 1][1],х[1 ]+Ье1§;Ь1), значит можно сказать, что второй прямоугольник находится внутри первого (рис.4.). Отсюда следует, что объекты, соответствующие данным координатам, столкнулись. Столкновение объектов может происходить и в других случаях. Например, верхний правый угол находится в диапазоне (1), нижний левый или правый угол также удовлетворяют вышеуказанному условию. В сумме получается 4 ситуации столкновения объектов, которые возможно проверить предложенной функцией.

L4QQ/J

Рис.4. Положения прямоугольников

Заключение. Рассмотрен новый метод столкновения объектов, при построении которого были учтены проблемы уже имеющихся алгоритмов. Разработанный алгоритм был протестирован в реальном приложении и показал высокую скорость проверки данных. Таким образом, применение предложенного алгоритма позволяет не только снизить нагрузку аппаратного обеспечения, но и сократить время и трудоёмкость разработки.

Библиографический список

1. Собинов, Д. И. Алгоритмы обнаружения столкновений / Д. И. Собинов, В. В. Коробицын // Математические структуры и моделирование. — 2010. — вып. 21. — С.82-95.

2. N: уроки по программированию игр во флэше [Электронный ресурс]. / Собрание сочинений о флэше. — Режим доступа : http://noregret.org/tutor/n/ (дата обращения : 01.05.2016).

3. Thomas Jakobsen. Advanced Character Physics, Gamasutra, January 21, 2003. — Режим доступа : http://www.gamasutra.com/resource_guide/20030121/ /jacobson_01.shtml (дата обращения : 01.05.2016)

4. Базовая теория столкновения объектов, спрайтов на Javascript /. [Электронный ресурс] / Хабрахабр — Режим доступа : http://habrahabr.ru/post/128438/ (дата обращения : 01.05.2016).

5. Взаимодействие 2D объектов (столкновения) [Электронный ресурс] / Сайт сообщества русскоязычных XNA разработчиков. — Режим доступа : http://xnadev.ru/ articles.php?article_id=72 (дата обращения : 01.05.2016).

L4QQ/J

6. Обработка столкновения объектов [Электронный ресурс]/ Тостер — вопросы и ответы для IT-специалистов. — Режим доступа : http://toster.ru/q/19683 (дата обращения : 01.05.2016).

7. Горнаков, С. Г. Программирование мобильных телефонов на Java 2 MicroEdition/ С. Г. Горнаков. — Москва : ДМК-Пресс, 2004. — 336 с.

8. Цехнер, М. Программирование игр под Android/ М. Цехнер. — Санкт-Петербург : Питер, 2013. — 688 с.