Este ano irei terminar a minha pós-graduação em Games: Produção e Programação no SENAC, e tenho que fazer o meu Trabalho de Conclusão de Curso (TCC), quer será uma versão demo de um jogo. O projeto do TCC começou ano passado, quando fiz um Game Design Document (GDD) sobre uma idéia de jogo que tive, porém descartei esta idéia e este ano comecei a trabalhar em outra mais simples.

Embora eu não tenha finalizado o novo GDD, defini algumas coisas importantes para o início do meu projeto: o tipo de jogo que pretendo fazer, qual público-alvo desejo atingir e em qual plataforma irei focar. A idéia inicial era fazer um jogo em 3D, porém após pensar muito, decidi fazer um jogo de plataforma 2D para PC, com elementos de aventura e puzzles, focado no público de jogadores hardcore, porém também atendendo aos jogadores casuais (como jogos de plataforma geralmente fazem). Porém, para chegar nesta definição eu precisei passar por alguns meses pesquisando tecnologias.

Em outro post irei comentar mais sobre o processo de criação de um GDD,  além de detalhar mais o que estou fazendo. Neste post irei focar a primeira etapa que um desenvolvedor tem que definir, após ter conhecimento da idéia inicial do jogo: que tecnologia utilizar para programar o jogo. Abaixo estão algumas tecnologias que pensei em utilizar, porém por algum motivo desisti, até chegar à que realmente irei utilizar para o meu projeto de TCC:

• Unity: Uma poderosa Game Engine que tornou-se gratuita no final do ano passado, possibilitando que desenvolvedores independentes tivessem acesso a uma ferramenta de desenvolvimento de jogos profissionais. Em meu post sobre a Unity fica bem claro que é uma excelente Game Engine, inclusive quando escrevi aquele post estava pensando em utilizá-la no meu TCC, porém desisti. O motivo: a Unity é incrível, porém para fazer um bom jogo nela eu iria precisar de um modelador 3D desde o início do projeto, e eu estou fazendo o projeto sozinho e não sou modelador.

• C++/SDL/OpenGL: Após desistir de uma Game Engine, parti para uma das opções mais voltadas para programação, decidi tentar a combinação da linguagem de programação C++ com SDL, que eu aprendi na pós, e OpenGL para os gráficos 3D. Esta combinação possui vantagens, como a possibilidade de compilar para Windows e Linux. C++ é uma das linguagens mais utilizadas para programação de jogos, e OpenGL é muito utilizado em programação de jogos para consoles. Eu havia escolhido estas tecnologias por que eu iria aprender muito do que eu preciso para desenvolver jogos profissionais, porém desisti por um simples motivo: no momento eu não tenho muito tempo disponível para aprender a trabalhar com OpenGL, e eu não quero fazer algo mal feito.

• C++/DirectX: Aprender OpenGL era complicado e iria exigir muito tempo, então resolvi tentar utilizar C++ com DirectX, pois assim eu ainda estaria aprendendo mais sobre C++, além de eu já ter feito algumas coisas com DirectX na pós-graduação. Comecei a planejar o desenvolvimento de pesquisar as coisas seriam necessárias para o desenvolvimento de um game em 3D. Utilizando DirectX eu ficaria preso ao desenvolvimento para PC, porém não considerei este um problema, já que é um mercado bem amplo. Porém, comecei a ficar um pouco preocupado ao pensar em um simples detalhe: e os modelos 3D? Comecei a pesquisar alguns sites que possuem modelos gratuitos e pagos, eu até estava disposto a comprar modelos não muito caros, porém acabei desistindo de vez de fazer um jogo 3D, pois embora eu estivesse com uma tecnologia que eu conheço um pouco melhor, eu voltei ao problema que me fez desistir da Unity: pode ser que eu termine a programação do jogo, mas não tenha modelos 3D legais para utilizar.

• XNA: Desde o início eu pensei: se eu ficar desesperado, largo tudo e faço com XNA, pois tenho 2 jogos feitos com XNA em meu portfólio, além de participar de um projeto com XNA na Octopus Team. Depois de pensar muito sobre o meu jogo, sobre a verdadeira razão pela qual eu quero fazê-lo, eu decidi optar por algo que eu conheço bem e é simples de utilizar, para poder focar em fazer um jogo bom, ao invés de gastar muito tempo aprendendo uma tecnologia. Eu poderia até conseguir fazer algo com as tecnologias anteriores, e iria aprender coisas novas, porém não acho que o jogo iria ficar bom. Este motivo também me fez optar por utilizar gráficos 2D e fazer um jogo de plataforma, pois desenhos mais simples eu consigo fazer ou encontrar alguém para fazer.

Todo este processo de decisão de qual tecnologia eu iria adotar para o meu projeto custou caro: cerca de 3 meses de pesquisa e nenhum desenvolvimento. Embora eu tenha perdido todo este tempo, sendo que se eu tivesse pensado em utilizar XNA desde o início hoje eu já estaria bem adiantado no desenvolvimento, isto serviu para aprender diversas coisas em relação ao que priorizar em um projeto.

No início eu queria fazer um jogo para meu portfólio, por isso escolhi tecnologias que eu não conheço e acho importantes para eu aprender, porém agora estou com outra visão: não quero apenas mais um trabalho no meu portfólio, eu quero criar um produto que tenha chances reais de ser publicado e comercializado, e que talvez isto seja o início para eu abrir uma empresa.

Embora eu tenha escolhido uma tecnologia simples, e um modelo de jogo simples, vou focar no que realmente importa: divertir e entreter os jogadores com um jogo muito bom! Portanto, neste projeto o Game Design vai ser muito importante. Devido a esta importância eu ainda não finalizei muitas definições, pois quero fazer o melhor que puder. O que começou como uma idéia para um simples projeto de TCC, hoje se tornou o prelúdio de um sonho.

Em muitos jogos, a Inteligência Artificial é a principal responsável pela diversão que um game proporciona. Por exemplo, você consegue imaginar jogos como CALL OF DUTY ou GTA sem a inteligência que os NPCs possuem? Segundo este artigo do David Wong, a aprimoração da I.A. nos jogos é uma das coisas que os jogadores hardcore desejam. Quanto mais real, melhor para a experiência do usuário.

A I.A. é muito importante, mas alguns jogos ficam perfeitos com uma I.A. simples e limitada, ao contrário de jogos como SPORE que deve ter uma implementação absurda de Redes Neurais. O desenvolvedor de jogos deve conhecer os principais algoritmos de I.A., mas não é necessário sempre usá-los em todos os projetos. Na pós-graduação, tivemos uma matéria dedicada a I.A. nos jogos digitais, onde o professor Murilo Garcia apresentou as principais técnicas e quais problemas elas ajudam a resolver.

Como trabalho para avaliação, tivemos que implementar técnicas de I.A. que serão úteis em nossos TCCs. Abaixo está uma descrição do techdemo que fiz:

Imagem do Techdemo de Inteligência Artificial

Neste techdemo o quadrado verde fica patrulhando o canto superior esquerdo da tela, enquanto o usuário/jogador controla o quadrado azul com as teclas direcionais do teclado.

O quadrado verde fica no estado de patrulha enquanto o quadrado azul estiver a certa distância dele. Quando o quadrado azul se aproximar, o quadrado verde ficará vermelho e mudará o seu comportamento para perseguição do quadrado azul.

No estado de perseguição, o quadrado azul deverá fugir, até ficar um pouco distante do quadrado vermelho. Quando estive longe do quadrado azul, o quadrado vermelho volta para o estado de patrulho no canto superior esquerdo e ficará novamente verde.

Para a troca do comportamento do quadrado verde/vermelho foi feita uma máquina de estado, que varia entre Patrulha e Perseguição. Quando o quadrado está verde, a patrulha é fixa no canto superior esquerdo, sendo que esquete quadrado sempre voltará para patrulhar o seu canto quando o estado de Perseguição se tornar Patrulha.

No estado de perseguição, com o quadrado tornando-se vermelho, o quadrado azul é perseguido em uma velocidade constante, pouco inferior à velocidade do jogador, e só muda de estado quando a distância entre os dois quadrados se tornar grande o bastante para o quadrado verde voltar a patrulhar seu canto.

Este techdemo foi desenvolvido com C++ e SDL, utilizando o Visual Studio 2008.

A implementação das técnicas citadas pode não ser a mais perfeita do mundo, mas se você quiser ver como foi feita, o código fonte está neste link. Qualquer dúvida é só comentar aqui!

Vou aproveitar este post sobre I.A. e indicar mais um livro, este é um dos que foi utilizado pelo professor como bibliografia desta matéria, o Programming Game AI by Example de MatBuckland, que ensina vários conceitos e algoritmos de I.A. com exemplos de implementação. Este livro trata I.A. no geral, não exclusivamente para games, mas praticamente tudo que está nele é aplicável em um jogo digital:

Programming Game AI by Example

Programar um jogo 2D não é algo muito complexo, pois trabalhar com objetos em duas dimensões não exige muitos cálculos. Claro que existem exceções, mas, na maioria dos casos, a programação em um ambiente 2D é bem simples de fazer.

Programar um jogo 3D é um pouco mais complicado. Orientar um objeto em três dimensões não é simples de fazer, principalmente se for um objeto mais elaborado (diferente de um simples cubo, por exemplo). Este tipo de programação exige uma boa noção do que é trabalhar com três dimensões. É a mesma sensação que tive ao mexer pela primeira vez com um software de modelagem 3D; sua percepção tem que se adaptar ao ambiente 3D.

No semestre passado tive a matéria de programação 3D na pós-graduação. Por ter sido curta, não vi muitas coisas com a profundidade que gostaria, mas pelo menos a base eu tive. Nas aulas, utilizamos C++ com o Visual Studio 2005 e o DirectX SDK, que contém a biblioteca Direct3D para programação 3D.

Antes de começar a programar em 3D, é necessário entender como isto funciona. Todo o processo que gera um objeto em 3D na tela passa por uma Pipeline Gráfica no hardware. Cada estapa é responsável por uma propriedade que foi programada, como Iluminação, Textura, Projeção, Transformações, entre outros.

Pipiline Gráfica da Direct3D

Na primeira aula, fiz um programar para desenhar 3 vetores, um em cada eixo (x, y e z), utilizando um array de vetores e a função DrawPrimitiveUP() para desenhar na tela. Também desenhamos um grid e os eixos. Esta foi a parte simples de fazer; a parte mais complicada é configurar o programa para funcionar, é um pouco trabalhoso, mas depois que a base está criada, podemos utilizá-la em vários outros projetos praticamente sem alterações, como foi o caso dos demais exercícios.

Eixos desenhados utilizando DrawPrimitiveUP()

Depois, brincamos um pouco com a Pipeline Gráfica desenhando figuras geométricas coloridas e realizado translações. É o mesmo processo utilizado para desenhar os vetores, além doD3DXMatrixTranslation() para as translações.

Figuras geométricas desenhadas e com translação

Utilizamos um modelo 3D de um golfinho, fornecido pelo professor, para aprender como exibir um modelo 3D simples na tela. O modelo foi exportando na extensão .X, que é do DirectX, e desenhando na dela utilizando a função D3DXLoadMeshFromX(). Além deste função, existe uma configuração de Material para que o objeto (Mesh) possa ser desenhado na tela com a função DrawSubset() do mesh.

Modelo 3D de golfinho e pirâmides de vetores desenhados na tela

Além de modelos 3D, também utilizamos arquivos externos para Shaders. São arquivos .FX que contém efeitos que são aplicados em um objeto. A vantagem de utilizar este arquivo é que a configuração fica separada do código, e pode ser editada em softwares de criação de efeitos. O arquivo é carregado utilizando a função D3DXCreateEffectFromFile() e o efeito desejado é aplicado com a função SetTechnique() de uma variável do tipo LPD3DXEFFECT. Nesta mesma variável, a textura é aplicada com a função SetTexture().

Modelo com Shaders e textura

No final desta matéria, tivemos que apresentar um projeto com um objeto 3D animado e um controlado pelo teclado. Não era obrigatório utilizar o Direct3D com C++ para isto, então utilizei XNA 3.1. Fiz um cubo com textura de dado, onde sua rotação é controlada pelo teclado, e uma esféra com shaders que fica girando em torno do dado.

Dado com textura e esfera com shaders - animadas utilizando XNA

Eu tive muita dificuldade em capturar eventos do teclado utilizando o Direct3D com C++, por isso resolvi utilizar o XNA. Com XNA eu já tinha feito algumas brincadeiras, porém apenas com 2D. Este projeto foi uma oportunidade para começar a programar em ambiente 3D no XNA, utilizando modelos exportados pelo Softimage XSI em extensão .X e a textura em um arquivo .JPG.

Alias, o dado que utilizei é exatamente o mesmo que modelei e apliquei textura na aula de modelagem 3D que tive no início do curso. Esta foi a melhor parte deste projeto, pois consegui exportar um modelo 3D que tinha feito no XSI (com textura feita no Photoshop) e utilizá-lo no XNA sem muitos problemas. A imagem da esfera também foi modelada no XSI com efeitos de shader, e utilizada no XNA.

A maior dificuldade que tive foi exibir os dois modelos na tela no tamanho correto, pois cada um tinha um tamanho diferente e para corrigir isto alterei o zoom pela programação, além de fazer suas animações nos 3 eixos. Trabalhar com modelos 3D no XNA é muito fácil, pois ele tem um tipo de variável que é perfeita para isto, a Model. Para desenhar na tela, criamos um objeto ModelMesh e podemos aplicar efeitos de shader com BasicEffect no mesh.

Conhecendo a teoria, tendo uma noção de modelagem 3D e programação no XNA com C#, não é muito difícil de programar 3D, é necessário apenas muita paciência para deixar tudo certo. Ainda não fiz um jogo em 3D, apenas essas brincadeiras, mas pretendo logo criar algo bem simples para aprender mais sobre isso. A programação 3D é bem complexa, mas pelo menos no XNA isso fica mais simples. Acho que não tive uma boa experiência com Direct3D e C++, mas este é mais motivo para continuar aprendendo C++.

Para os iniciantes em programação 3D, como eu, recomendo aprender as técnicas e aplicá-las no XNA, que é mais simples, e depois partir para o C++. E, embora eu seja programador, as aulas de modelagem 3D ajudaram muito! Por isso é sempre bom ter uma noção, pelo menos básica, de tudo que envolve o desenvolvimento de um game.