UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA DOMEN BRGLEZ PROGRAMIRANJE IZOBRAŽEVALNIH IGER V PROGRAMU UNITY DIPLOMSKO DELO Ljubljana, 2017

Transkripcija

1 UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA DOMEN BRGLEZ PROGRAMIRANJE IZOBRAŽEVALNIH IGER V PROGRAMU UNITY DIPLOMSKO DELO Ljubljana, 2017

2

3 UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA DVOPREDMETNI UČITELJ DOMEN BRGLEZ Mentor: izr. prof. dr. JOŽE RUGELJ Somentor: asist. MATEJ ZAPUŠEK PROGRAMIRANJE IZOBRAŽEVALNIH IGER V PROGRAMU UNITY DIPLOMSKO DELO Ljubljana, 2017

4

5 Zahvaljujem se mentorju izr. prof. Jožetu Ruglju, da me je sprejel pod svoje mentorstvo. Iskerna zahvala tudi prof. Mateju Zapušku, za vse napotke, popravke, pomoč in potrpežljivost ter spodbudne besede pri pisanju diplome. Zahvaljujem se tudi vsem, ki so mi v času študija stali ob strani in verjeli vame.

6

7 POVZETEK Pri poučevanju nas vedno zanima, kako izboljšati učenje s pomočjo novih učnih metod, ki bi olajšale razumevanje, povečale motivacijo in imele za rezultat poglobljeno znanje. Ena izmed inovativnih metod je poučevanje s pomočjo izobraževalnih računalniških iger. Igre uporabljamo pri poučevanju v situacijah, kjer bi lahko z njimi bolje razložili učno snov, ponudimo učencem varno okolje za eksperimentiranje, simuliramo realne situacije... Prav zato pa je uporaba dobrega okolja za izdelavo igre nujna, saj nam celoten postopek izdelave igre zelo olajša. Eden izmed teh programov je Unity, katerega sem se odločil opisati v diplomski nalogi. Z njim lahko naredimo 2D in 3D igre, sami napišemo programsko kodo, igro pa izvozimo v katerikoli sodobni format. Ker sem se že prej srečal s programom za izdelavo iger (eadventure), sem najprej program Unity primerjal z njim, nato pa vse stvari, ki se dajo izdelati v njem opisal, kako se naredijo v Unity ter dodal še več uporabnih stvari za izdelavo kvalitetnejše igre. Unity ima možnost programiranja kode in skript, zato sem še prej izluščil bistvene stvari programskega jezika C#, ter nekaj njegovih sintaktičnih značilnosti. Končna diplomska naloga se izkaže kot nekakšen vodič (guide) za vse, ki si želijo ustvarjati (izobraževalne) računalniške igre in so se prvič srečali s programom Unity. Ključne besede: eadventure, Unity, računalniške igre, izobraževalne igre, C#

8

9 ABSTRACT We are always trying to improve learning process by finding new ways to increase motivation, make things easier to understand and last but not least to get better learning results. One method to do that is by creating educational video games. Video games are used in situations that can explain certain situations better, where we can make safe environment for students to experiment new things, to simulate real life situations and last but not least to increase their motivation in learning process. That is the main reason to use a good program when creating video games. One of these programs is Unity, which is described in this diploma. 2D and 3D games can be created in Unity, we can write our own scripts and do the programming. Games can be exported to every nowadays platform. In the beginning I made a comparison to a known program which I used before called eadventure. Then all the things that can be made in eadventure are made in Unity with specific upgrades. Because of programming function in Unity I made some basic description of C# programming language and some specific syntax. Diploma in general turned out to be sort of a guide for all of those who want to create (educational) video games but they never worked with Unity. Key words: eadventure, Unity, video games, educational games, C#

10

11 Kazalo 1 Program eadventure O programu Stvari, ki jih ponuja Slabosti Programski jezik C# Predstavitev jezika Predstavitev osnovnih stvari Vrednostne spremelnjivke Nizi (String) Definiranje in incializiranje spremenljivk Operatorji Pogojni stavki in zanke Povezava v Unity Uvod v Unity Uvod Razlaga nekaterih pojmov Nadzorovanje dela Uporaba Namespace-ov Komponente objekta Metoda Start() Metoda Update() Metoda FixedUpdate() Metoda LateUpdate() Ena ideja organizacije okolja Dodajanje zvoka Igralec (Player) Animacija

12 3.7 Trkalniki (Colliders) Box Collider 2D Circle Collider 2D Edge Collider 2D Polygon Collider 2D Capsule Collider 2D Drag&drop Premikanje igralca Premikanje z miško Premikanje s tipkovnico Prehod med scenami Prehod s pomočjo gumba Prehajanje med scenami ob dotiku oz. trku Kamera sledi igralcu Projekt do.exe datoteke Seznam priloženih skript 26 5 Viri 27

13

14 Slike 1 Sintaksa if stavka Sintaksa if-else stavka Sintaksa while in for zanke Zaslon po privzetih nastavitvah Subjektivna organizacija oken Primer Sprite Sheet-a Primer grafa v Animator-ju Oblika Box Collider-ja Oblika Circle Collider-ja Oblika Edge Collider-ja Oblika Polygon Collider-ja Oblika Capsule Collider-ja Okno Build Settings

15

16 1 Program eadventure 1.1 O programu EAdventure je program razvit v okviru e-ucm raziskovalnega projekta. Program dostopen na naslovu Namenjen je ustvarjanju izobraževalnih iger. Žanr iger, ki se jih da ustvarjati je omejen na pustolovske igre (adventure games). Igre se ustvarja v 2D formatu in sicer lahko izbiramo med prvoosebnim načinom ali tretjeosebnim načinom (1st person, 3rd person). Dobra stran je ta, da je na voljo za najbolj razširjene operacijske sisteme: Windows, Mac OS in Linux. Ustvarjanje iger s tem programom ne zahteva nobenega znanja programiranja, nobenega znanja programskega jezika, le malce logičnega povezovanja in razmišljanja. To velja za del ustvarjanja igre, kjer se srečamo z omejitvenimi pogoji oz. pogoji, kdaj je nekaj vidno/nevidno. Več o tem bo opisano v nadaljevanju. 1.2 Stvari, ki jih ponuja Glavne stvari, ki so pomembne za ustvarjanje igre so opisane v nadaljevanju, opis ostalih pa se najde v njihovi dokumentaciji (dostopno na: Chapters so poglavja, ker celotno igro razdelimo na več manjših poglavij. Vsako poglavje si lahko predstavljamo kot mini igro, ki jo posebej izdelujemo in na koncu povežemo v prvotno, celotno igro. Scenes, Cut-Scenes so scene, del igre, kjer se ta odvija, poteka interakcija med igralcem in okoljem, med seboj pa jih povežemo z uporabo izhodov (Exits). Animacija se lahko vstavi kot video animacijo ali kot zaporedje slik, ki jih prikazuje v določenem časovnem razmiku. Glede na to, da v igri ponavadi pričakujemo tudi glasbo, je vredno omeniti, da eadventure sprejema zvočne zapise oblike.mp3. Predmete (Items) lahko dodajamo kot sliko in ji odstranimo ozadje, drugače povedano, lahko ozadje slike naredimo nevidno oz. prozorno. Stvarem lahko dodajamo akcije oz. interakcije na uporabnikovo zahtevo. Te akcije so: Examine (preglej), Grab (primi), Use (uporabi), Drag to (povleci (do)) in druge. 1

17 Slednja med temi akcijami je zelo uporabna pri ustvarjanju izobraževalnih iger, ker nam pomaga ustvariti metodo drag&drop. Characters je poimenovanje za karakterje, s katereimi lahko igralec govori s pomočjo določenega principa, ki bo podan v nadaljevanju tega razdelka. V angleščini so znani bolj pod kratico NPC (Non Player Characters), torej "neigralski karakterji". Dodaja se jim lahko animacije, drugega pa se z njimi ne da početi. So le nekakšen dodatek za usmerjanje igre in interakcije z igralcem. Pogovori (Conversations), se uporabljajo za 3 stvari: vodenje igralca, ocenjevanje igralca in podajanje informacij igralcu. Pogovori imajo strukturo grafa (vozlišča in povezave med njimi), celoten pogovor pa poteka linearno. Dodaja se lahko tudi knjige (Books). Kot napredne možnosti (advanced features) avotrji navajo več različnih stvari, ki so uporabne, ko želimo igro narediti naprednejšo, jo omejiti v določenih trenutkih in jo povezati med seboj po naših željah. Vse naše želje pa žal ne bodo realizirane. Pogoji in efekti (Conditions and effects), se uporabljajo za upravlanje poteka zgodbe naše igre. Upravljamo jo z zastavicami (Flags) in spremenljivkami (Variables). Zastavice delujejo kot stikala, pri katerih ločimo stanji, ko je zastavica aktivna oz. neaktivna (active, inactive). Torej gre za Boolovo vrednost. Spremenljivke se uporabljajo kot deli pogojev, ki so manjše, večje ali je enako. Po privzetih nastavitvah so nastavljene na 0, njihove vrednosti pa ne morejo zavzeti negativnih števil. Upravlajmo jih tako, da povemo, za koliko se bo povečala ali pomanjšala. Spremenljivke nam pomagajo pri definiranju pogojev s pomočjo primerjanja (<, >, =, <=, >=). Imamo tudi možnosti uporabe globalne spremenljivke, ki nam je potem na voljo v celotni igri, se pravi skozi vsa naša poglavja. S pomočjo pogojev lahko naredimo nekaj uporabnih stvari. Uporabljamo jih lahko pri pogovorih, upravljamo obnašaje izhoda (bo na voljo ali ne), za prikaz, skritje določenega elementa, postavitev ovir,... Premikanje igralca se upravlja na dva načina. Brez dodatnih nastavljanj in spreminjanj osnovnih nastavitev, se lahko igralca premika po v naprej določeni poti (trajectory) ali z nastavitvijo začetne pozicije v sceni (initial position) ter prosto premikanje s klikom 2

18 miške. Z ovirami in aktivnimi površinami scene (barriers, active areas), preprečimo igralcu dostop do nekega mesta na sceni oz. označimo mesto, kjer se bo ob kliku nanj nekaj zgodilo (interakcija s tem področjem). 1.3 Slabosti Kljub temu, da je program eadventure primeren za izdelavo izobraževalnih iger, pa najdemo kar nekaj stvari, ki nam onemogočijo izdelavo bolj dodelane igre. Kot prva stvar, ki jo opazimo, da se igre da narediti le v 2D, kar je sicer dobro, grafično igra ni zahtevna, 3D pa bi lahko le otežil delo za ustvarjalce iger. 3D efekte lahko do neke mere nadomestimo s pravilno uporabo grafičnih elementov, kot so elementi senčenja... Za eno izmed stvari, ki nam najbolj manjka ob ustvarjanju iger je funkcija random, kot jo poznamo iz drugih programskih jezikov, ki nam naključno vrne neko število. To pomeni, da direktno ne moremo narediti igre, kjer bi se pri neki nalogi odločili za nekaj, kar bi radi naključno generirali. To največjo oviro predstavlja pri igrah, ki bi rade preizkušale računsko znanje učencev, ter raznolikost števil pri takih tipih nalog. Če nekdo ustvarja igro, kjer mora v pogoje in zmanjševanje spremenljivk vključiti negativna števila se tu zatakne. Vrednosti spremenljivke so definirane samo za pozitivna števila, vključno s številom 0. Tudi če zmanjšujemo vrednost spremenljivke, se da le to znižati samo do 0. Kot največji problem pa je za moje mnenje odsotnost funkcije programiranja. Programiranja v smislu tega, da lahko sami napišemo skripto, jo dodamo igralcu, predmetu ali okolju. Glede na to, da je igra v zaključku kot celota Java projekt, bi se lahko to možnost vključilo, pa če tudi samo za programiranje v jeziku Java. S tem bi se odprla nova dimenzija za izdelavo iger, ter omogočilo veliko novih stvari, ki bi jih lahko naredili, poleg zgoraj naštetih. 3

19 2 Programski jezik C# 2.1 Predstavitev jezika C# je objektno orientiran programski jezik. Prvič se pojavi leta 2000, od takrat pa je dobil kar nekaj nadgradenj. Razvilo ga je podjetje Microsoft, ter ga vseskozi razvija in nadgrajuje. Za razvoj je odgovorna ekipa pod vodstvom Andersa Hejlsberga. Sodi v družino C programskih jezikov. Glavni cilj je, da bi bil sodoben, preprost programski jezik za objektno programiranje. Kot zanimivost, ime je sestavljeno iz glasbene lastnosti višaja (#), ki pomeni zvišanje tona, kot naj bi ta jezik predstavljal "višji, naprednejši" jezik, kot je C++. (vir: 2.2 Predstavitev osnovnih stvari V tem razdelku je privzeto, da znanje programiranja bralec že ima, zato gre tu za osnoven opis funkcij in predvsem sintakso jezika. Poudarek je na stvareh, ki so pomembne za ustvarjanje igre v okolju Unity in ustvarjanju skript v jeziku C#. C# je občutljiv na velike/male črke, zato si je dobro izbrati način, kako bomo zapisovali spremenljivke, razred, funkcij, ter imena programov in se tega držati skozi celotno delo (kot je to priporočljivo za vsako programiranje). Telo zank in pogojev pišemo znotraj zavitih oklepajev ({}), izjave in izrazi pa se končajo s podpičjem (;). Če želimo dodati kakšen komentar in ga ne upoštevati ob izvajanju kode, to naredimo z uporabo //, ki ponazarja enovrstične komentarje, z /* */ pa lahko pišemo daljše, večvrstične komentarje. V C# so spremenljivke razdeljene v naslednje podatkovne tipe: vrednostn, referenčni in kazalni tip. 4

20 2.2.1 Vrednostne spremelnjivke V programskem jeziku C# je več kot 10 vrednostnih spremenljivk, ki so vsaka zase unikatna. Za začetno delo pa so dovolj spremenljivke, ki so podane v spodnji tabeli. TIP bool int float OPIS Logična vrednost true ali false Predstavlja 32-bitno celo število Število z enim decimalnim mestom (zapis npr. x = 4.5f) Nizi (String) Z nizi (stringi) zapisujemo črke, besede, stavke oz. besedila. Sintaksa: Najprej je potrebno deklarirati, za kakšen tip spremenljivke gre (string), nato določiti ime spremenljivke in ji prirediti vrednost, tako da besedilo zapišemo znotraj narekovajev. Primer: string Ime = "Kevin"; Definiranje in incializiranje spremenljivk Pri deklariranju spremenljivk v jeziku C# je obvezno, da jim na začetku določimo podatkovni tip. Podatkovni tip spremenljivke lahko med izvajanjem programa spremenimo, saj ima C# vključene funkcije, ki znajo pretvarjati med kompatibilnimi tipi Operatorji Aritmetični operatorji so operatorji za osnovne računske operacije (+, -, *, / ), deljenje po modulu oz. računanje ostanka pri deljenju s številom, ter posebna znaka, ki pomenita povečanje celega števila za 1 (++) in zmanjšanje celega števila za 1 (--). Relacijski operatorji so operatorji, ki opisujejo razmerje med vrednostima dveh spremenljivk. Ti so definirani kot pri večini ostalih programskih jezikov (npr., ==,!=, >, <...) Logični operatorji so operatorji, ki operirajo kot logični vezniki med različnimi logičnimi 5

21 izjavami. Logični in je predstavljen z znakom &&, logični ali pa je predstavljen z dvema navpičnima črtama. Negacija nečesa (logični ne), se označi s (!) pred spremenljivko tipa boolean Pogojni stavki in zanke Glede na to, da so to stavki, ki jih pri programiranju vedno potrebujemo, je potrebno omeniti, da so v konceptu ti stavki podobno definirani kot pri ostalih jezikih. Drugačna je le sintaksa, ki je vidna na spodnjih slikah. Slika 1: Sintaksa if stavka. Slika 2: Sintaksa if-else stavka. 6

22 Slika 3: Sintaksa while in for zanke. 2.3 Povezava v Unity Unity ima možnost programiranja skript v treh jezikih. To so C#, Java in Boo (programski jezik, ki ima podobno sintakso kot Python). V tej diplomski nalogi se bom osredotočil na programiranje v jeziku C#, ki je tudi bolj uporabljen kot pa Java in Boo. Za pisanje skript lahko uporabljamo zunanji program, kot je Microsoftov Visual Studio ali pa že vgrajeni program okolja Unity, ki se imenuje MonoDeveloop. 7

23 3 Uvod v Unity 3.1 Uvod Vsi elemnti igre (slike, zvoki, skripte, animacije, ipd.) se nahajajo v mapi Assets. Mapa se samodejno ustvari, ko naredimo nov projekt. Zaradi preglednosti, urejenosti in boljše organizacije v njej ustvarimo še podmape: Sprites (za objekte s sliko), Sounds (zvoke), Animations (animacije), Scripts (za skripte) in Prefabs (za razrede objektov), kamor shranjujemo ustrezne gradnike igre. Uporabniški vmesnik okolja Unity sestavljajo naslednja okna: Project - prikaže vsebino mape Assets, Hierarchy - prikaže seznam objektov trenutne scene, poleg tega pa tudi razmerja child - parent med objekti, Scene - v tem oknu je vidna scena, prikažejo se objekti, ki so v Hierarchy, Console - izpisujejo se obvestila programa Unity in sporočila, ki jih prikazujemo preko skript (ukaz Debug.Log), Inspector - okno, v katerem se prokazujejo komponente objekta, ki jih lahko nato spreminjamo, brišemo ali ustvarjamo nove (npr. Transform, RigidBody...). 3.2 Razlaga nekaterih pojmov Nadzorovanje dela V oknu Console se ob zagonu projekta izpišejo morebitne napake, sporočila, ki so ključna za delovanje igre. Tako lahko s pomočjo tega okna sproti preverjamo, če se kje pojavi napaka, kdaj kaj deluje in kdaj ne. Zato je zelo koristna stvar za preverjanje funkcija Debug.Log(). Ta funkcija v oknu Console izpiše to, kar ima zapisano v navednicah v oklepaju. 8

24 3.2.2 Uporaba Namespace-ov Namespace-i so široko uporabljeni v programskem jeziku C#. To so elementi programskega jezika C#, ki so narejeni z namenom, da je program (skripta) organizirana. Nekateri se že privzeto uporabijo v vsaki skripti, ki je ustvarjena, sicer pa jih je potrebno uvoziti. Taki so recimo UI, EventSystems in drugi. Uvozi se jih z uporabo besede using na začetku skripte in nato ime, kakršnega ima. Primer: using UnityEngine.UI; Komponente objekta Komponente objekta GameObject-a, so lastnosti, ki jih ta objekt ima. Med primeri je dobro omeniti trkalnike (Colliders), skripte, transformacijo (Transform) in druge. Te se najde s klikom na objekt, izpišejo pa se v oknu Inspector. Dodaja se jih lahko s klikom na gumb (v oknu Inspector) Add Component ali pa se jih preprosto povleče v objekt (npr. skripte, slike,...). S komponentami se lahko upravlja ročno (v oknu Inspector), bolj elegantno in uporabno pa se do njih dostopa v skripti in se jih preko skripte tudi spreminja. Slaba stran ročnega spreminjanja je, da je zamudno in ponavadi zaradi velikega števila komponent ta način ni uporaben. Zato se jih, kot že omenjeno, elegantneje spreminja s pomočjo skripte. Ukaz oz. funkcija, ki to omogoči je GetComponent<>();. Sintaksa: Komponenta izbrano_ime = GetComponent<Komponenta>(); (opomba: Komponenta pomeni ime komponente, ki je določeno v programu Unity, npr. Rigidbody2D, Transform...) Metoda Start() Je metoda, ki se odvije samo enkrat ob zagonu in nikoli več. Izvede se pred vsemi metodami Update(). Uporablja se predvsem za inicializacijo spremenljivk in povezav do drugih stvari (npr. referenc do komponent). 9

25 3.2.5 Metoda Update() Metoda, ki se odvije vsako sličico (frame), vsakič, ko se slika posodobi. Najpogosteje se uporablja za implementiranje obnašanja igre (premikanje, preverjanja pogojev...) Metoda FixedUpdate() Metodo je dobro uporabiti, če gre za spreminjanje in upravljanje s komponento RigidBody2D, ko se ukvarjamo s fiziko telesa Metoda LateUpdate() Metoda, ki se izvede za vsemi Update metodami. Uporablja se za upravljanje kamere, ki sledi igralcu. Ta mora slediti igralcu, ki se je morda v funkciji Update() premaknil. 3.3 Ena ideja organizacije okolja Razporeditev, ki je spodaj opisana je subjektivne narave in ni nujno, da bo bralcu ustrezala, je le eden izmed možnih načinov, kako si urediti okna, za lažje in bolj učinkovito delo. Že takoj po nekaj delovnih minutah in poskušanju, kaj program zmore se opazi, da so nekatera okna bolj uporabljena kot druga. Slika 4: Zaslon po privzetih nastavitvah. Glede na to, da si postavljamo okolje, ki bo nam primerno, je dobro nekaj osnovnih dejstev vedeti o določenih razdelkih, ki se nam pojavijo na zaslonu. 10

26 Hierarchy je razdelek, v katerem se nahaja seznam vseh elemntov, ki bodo potem nastopali v naši igri. Te elemente določimo mi. Po privzetih nastavitvah je v tem razdelku sprva samo ime scene in Main Camera, ki sodi v sceno. Struktura je lepo tudi vizualno urejena, saj je očitno vidno, kateri deli, ki jih imamo v igri spadajo kam. Project razdelek nam pokaže stvari, ki se nahajajo v naši mapi, kamor shranjujemo projekt. V ta del lahko dodajamo stvari, ki jih potrebujemo za delo. Druga možnost je, da jih dodajamo v mapo, kjer je shranjen naš projekt, vendar je to bistveno lažje. Scene je del okna, kjer stvari, ki smo jih prej dodali sestavljamo skupaj. Tu vidimo dejansko podobo in izgled, kako vse skupaj izgleda. Stvari lahko premikamo, vlečemo, rotiramo itd.. Game se nam pokaže, ko zaženemo igro in jo lahko preizkusimo. Inspector pa je najpomembnejši del programa Unity, saj v tem razdelku urejamo skoraj vse kar se dogaja v igri. Elementom določamo pozicije, jim dodajamo komponente, značilnosti, ki želimo, da jih imajo. Glede na pomembnost elementov je priporočena razporeditev oken sledeča. Skrajno desno je najbolje nameniti prostor razdelku Inspector, ki se raztegne čez celotno višino, poleg njega na levi združeni razdelki Scene, Game, Animator v tem zaporedju. Ponovno je najbolje raztegniti ga čez celotno višino ekrana, da imamo večji pregled nad igro. Inspector je del, kjer stvarem dodajamo razne komponente, spreminjamo njihove lastnosti, dodajamo skripte, zato je res vredno imeti dober pregled nad tem delom. Preostali prosotor na levi razdelimo na dva "kvadrata", kjer se zgoraj levo nahaja razdelek Hierarchy, pod njim pa Project in Console. Project si potem še razdelimo tako, da se jasno vidijo mape, kjer imamo stvari za lažje iskanje. Pomembno pa je, da si okna glede na način dela prilagodimo in naredimo tako, da je čim bolj viden tisti del, ki je za nas pomemben (Animator, Scene, Game, Console,...). 11

27 Slika 5: Subjektivna organizacija oken. 3.4 Dodajanje zvoka Zvok, ki bi ga v igri radi predvajali v ozadju dodamo tako, da kliknemo na GameObject Audio Audio Source. V oknu Hierarchy se pojavi nov objekt tipa GameObject preko katerega lahko nastavljamo lastnosti zvoka. 3.5 Igralec (Player) Igralec je v igri sestavljen iz veliko stvari, ki ga naredijo kompletnega, ter privlačnega za igranje. Ena izmed glavnih stvari, ki naredijo igralca privlačnega za igranje so animacije. Animacija je niz sličic, ki se z določeno hitrostjo zaporedno priakzujejo, kar nam daje občutek gibanja. V igrah imamo ponavadi veliko animacij (za glavni lik, NPC-je, animirani elementi ozadja...), prav tako pa je običajno, da ima en objekt veliko različnih animacij, ki se zamenjujejo glede na dogajanje v igri. Glavni igralec lahko npr.: hodi, teče, skače, govori, ipd.. Narediti dobro animacijo je zahtevno, zato si običajno pomagamo s t.i. Sprite Sheet-i - slikami, na katerih so manjše sličice za različne animacije. Tako imamo na isti sliki sličice, ki sestavljajo animacijo za hojo, tek, skoke... 12

28 Slika 6: Primer Sprite Sheet-a. Na sliki vidimo primer Sprite Sheet-a. Včasih je bilo rezanje takih slik časovno zelo potratno, saj je bilo potrebno narediti to vse na roke, danes pa obstajajo programi, ki to naredijo sami. Za rezanje sličic lahko uporabimo zunanji program, bolj priročno pa je uporabiti orodje, ki je vključeno v Unity. Kako se tega lotimo? Ko kliknemo na sliko v mapi, se nam v Inspector-ju pojavijo njene lastnosti. Če želimo doseči, da bo Unity razumel, da je slika sestavljena iz več manjših sličic, moramo privzeto lastnost Sprite Mode iz vrednosti Single (predstavlja eno sliko), spremeniti v Multiple. Preko Inspector-ja nato zaženemo Sprite Editor, kjer lahko Sprite Sheet uredimo na dva načina: Avtomatsko Program, z uporabo vgrajenega algoritma avtomatsko prepozna in razreže Sprite Sheet v mrežo posameznih sličic. Ročno Če z avtomatskim razrezom nismo bili zadovoljni, kar se redko zgodi, pa lahko to naredimo ročno. Ni odveč poudariti, da nam ročni proces razreza običajno vzame veliko časa. Tu sta dve možnosti, ki nista na voljo v avtomatskem načinu in sicer Grid by Cell Size oz. Grid by Cell Count, s pomočjo katerih določimo velikost delčka slike oz. kako naj to sliko obreže. Ko z delom zaključimo, se ob sliki, ki smo jo uredili, pojavijo njeni razrezi. 13

29 3.6 Animacija Unity vsebuje veliko uporabnih orodij, eno od njih je orodje za ustvarjanje animacij. Animacije so v igrah zelo pomemben del, saj se z njimi naredi igro bolj privlačno za igranje. Sploh ko gre za gibanje igralca oz. drugih računalniško vodenih likov v igri (NPC-jev), torej animacij hoje, teka, skakanja... Animacija je sestavljena iz več slik, ki se v nekem zaporedju prikazujejo. Več kot je v animaciji sličic, bolj se nam zdi realna in kvalitetna. Animacija ponavadi vsebuje neko začetno animacijo, npr. ko lik stoji. Novo animacijo je enostavno narediti, postopek poteka tako, da najprej označimo slike, ki bodo v animaciji in jih povlečemo v okno Scene. Unity bo sam prepoznal, kaj želimo in bo ustvaril novo animacijo, ki ji moramo nato določiti ime in jo shraniti v posebno mapo. Poleg animacije pa bo avtomatsko dodal še komponento, ki skrbi za nastavitve animacij - Animator. Ob kliku na okno Animator se pokaže graf, ki prikazuje prehode med stanji (vsako stanje pomeni animacijo). Ta stanja so podana v obliki pravokotnikov. Ob dodajanju animacij se v graf dodajajo nova stanja. Prvo stanje v grafu je Idle. Ta je iz stanja Entry povezan z enosmerno puščico, kar pomeni, da se bo ob zagonu igre (Entry) izvedla ta animacija. Ob pogledu na graf opazimo, da je stanje Idle obarvano oranžno, ostala stanja pa s sivo. Oranžo stanje pomeni, da je to privzeto stanje (Default State). Če želimo privzeto stanje spremeniti, moramo klikniti na želeno stanje z desnim klikom in izbrati možnost Set as Layer Default State. Začetno stanje je lahko samo eno. Prehodi med animacijami so grafično prikazani s pomočjo usmerjenih puščic. Puščica tako pokaže možna stanja v katera se lahko premaknemo iz trenutnega stanja. Prehode dodamo z desnim klikom in izbiro Make Transition. Lastnosti prehoda si lahko ogledamo s klikom na puščico, ki označuje prehod. Pomembna lastnost, ki vpliva na potek animacije in se določa na prehodih (na puščicah), je Has Exit Time. Če je ta možnost označena, bo animacija imela prehod z zakasnitvijo. To je uporabno pri 3D igrah, kjer se lik ne pramakne takoj ob kliku, ampak potrebuje nekaj časa, da začne hoditii. To naredi premikanje realistično. Protiprimer tega pa je igra Super Mario, kjer morata Mario ali Luigi skočiti natačno v tistem trenutku, ko je pritisnjena tipka za skok. 14

30 Slika 7: Primer grafa v Animator-ju. V oknu Animator se nastavlja parametre. V okolju Unity je sistem tak, da najprej določimo spremenljivke, od vrednosti teh spremenljivk pa je odvisno, katero animacijo bo predvajal. Nastaviti je možno različne vrste spremenljivk (Bool, Intiger, Trigger in Float). Ti pogoji bodo s pomočjo skripte vplivali na to, kdaj se bo določena animacija odvila. Kot primer je ta, da imamo dve animaciji. Prva je animacija Idle, druga pa animacija teka. Ustvarimo parameter hitrost (tipa Intiger). Nato v skripti sprogramiramo, da, ko je hitrost lika enaka 0, predvajamo animacijo Idle, sicer pa animacijo hoje. V skripti sta uporabljeni samo metodi Start() in Update(). V metodi Update() skripta preverja, če je pritisnjena določena tipka in spremenila vrednost parametra, ki smo ga ustvarili v oknu Animator in s tem določi, katera animacija se bo odvila. Ko pa bo tipka dvignjena, se bo vrednost vrnila na začetno, ter s tem zagnala animacijo Idle. 3.7 Trkalniki (Colliders) Trkalniki (angl. Colliders) so komponenta, ki jo lahko določimo objektu, da zaznava trke, klike in dotike. Trkalniki so del knjižnice fizike (Physics). So nevidni, torej se jih ob igranju ne vidi, so pa pomembna komponenta za bolj realistično igro. Po obliki se jih da prilagajati glede na obliko objekta. Če ustvarjamo igro v 2D grafiki, potrebujemo posebne trkalnike, ki so del knjižnice Physics2D. V osnovi gre za isto stvar, kot v 3D grafiki, kjer je potrebno določiti del objekta, na katerem 15

31 bo igra zaznala trk. Obstajajo različne oblike trkalnikov, ki se med seboj razlikujejo po obliki in kompleksnosti izračuna ali je prišlo do trka. Primer: za Polygon Collider 2D, se porabo več strojne moči, kot pa za Box Collider 2D. Trkalniki se med seboj lahko pokrivajo, kar pomeni, da ima lahko en objekt več trkalnikov Box Collider 2D Trkalnik, ki je pravokotne oblilke. Ima določeno pozicijo, širino in dolžino glede na velikost objekta. Slika 8: Oblika Box Collider-ja Circle Collider 2D Trkalnik, ki ima obliko kroga. Določena sta mu pozicija in njegov polmer (radij). Slika 9: Oblika Circle Collider-ja. 16

32 3.7.3 Edge Collider 2D Trkalnik, ki je uporaben za natančno določanje dotikov in trkov v točki, na robu... Obliko se da spremeniti v premico ali pa eno samo točko. Slika 10: Oblika Edge Collider-ja Polygon Collider 2D Poligonalni trkalnik ima posebno lastnost, saj se, ko ga dodamo objektu, prilagodi njegovi obliki, kot jo sam zazna. To pomeni, če bo objekt narejen brez ozadja, se bo ta poskušal kar se da prilagoditi njegovi obliki. Ustvarjalci Unity-ja pa opozarjajo, da se najbrž ne bo popolnoma prilagodil obliki, če je objekt zahtevne oblike, če pa je dokaj nezahtevne oblike, pa se bo ta zelo dobro prilagodil njegovi obliki (vir: Slika 11: Oblika Polygon Collider-ja Capsule Collider 2D Trkalnik v obliki kapsule (oblika nekakšne elipse). popačene krožne oblike. Uporaben predvsem za objekte, ki so 17

33 Slika 12: Oblika Capsule Collider-ja. V 3D prostoru pa obstaja še trkalnik v obliki sfere (Sphere Collider), trkalnik v obliki kolesa (Wheel Collider) in terenski trkalnik (Terrain Collider). 3.8 Drag&drop Princip drag and drop srečamo v mnogih igrah, v zelo različnih situacijah, zato v orodju Unity ne obstaja predpripravljen sistem, ki bi ga lahko samo uporabili, ampak ga moramo po svojih željah in posebnostih uporabe ustvariti. Unity vsebuje zelo veliko knjižnic, med njimi tudi razred EventSystems, ki sodi v knjižnico UnityEngine, ki je uporaben pri programiranju principa drag and drop. Knjižnica vsebuje metode, ki jih potrebujemo pri implementiranju tega principa. Njihovo sintakso lahko najdemov priročniku Unity Manual oz. kar direktno dopišemo imena ustreznih metod za metodo MonoBehaviour. Metode so tri: Za začetek vlečenja (IBeginDragHandler), med vlečenjem (IDragHandler) in konec vlečenja (IEndDragHandler). Ko jih dodamo na konec Monobehaviour razreda, jih z desnim klikom pod Refactor Implement Interface vstavimo v skripto. Ko to odklikamo, se pokaže rumena črta, ki prikazuje, kje se bo sintaksa izpisala. S tipko enter potrdimo izbrano pozicijo. Še preden začnemo s pisanjem skripte, je potrebno postaviti okolje, kjer bodo objketi stali in se premikali. Za to je potrebno ustvariti Canvas, ki si ga lahko predstavljamo kot omejen prostor, kjer se nahajajo grafični elementi. Canvas je del UI (User Interface-a), natančneje GUI (Graphical User Interface). Canvas ustvarimo tako, da kliknemo na GameObject UI Canvas. 18

34 Zaradi boljše preglednosti in lažjega pisanja skripte je dobro ustvariti Panel. Panel je del Canvas-a, ki ga zapolni kot nekakšno platno, ki se pokaže na zaslonu. Celoten okvir se na začetku obarva sivo. Ta siv pravokotnik je najbolje spremeniti na željeno velikost, saj bodo na njem objekti, ki se jih bo dalo premikati. Nato na Panel dodajamo objekte, ki jih bomo premikali (v nadaljevanju jih bomo poimenovali ikone). Ko ikone dodamo, jih Unity ponavadi poljubno postavi v neko točko, bodisi eno na drugo, bodisi jih malce premeče, skratka skoraj gotovo niso urejeni, kot bi si želeli. Uredimo jih tako, da območju, kjer se nahajajo dodamo t.i. Layout Group (Script), ki skrbi, da so ikone urejene. Obstaja več možnosti kako jih uredi po Panel-u: če gre za gumbe v eni vrstici, je pametno izbrati Horizontal Layout Group (Script), ki jih uredi v vrsto. Nato se lahko odločimo, kako bodo postavljeni (od leve proti desni, v centru...), kar se določi s pomočjo lastnosti Layout Group (Script-a, ki se imenuje Child Alignment. Na voljo je 9 možnosti. Spacing je lastnost, ki določi razmik med ikonami, ko so urejene. Ikonam lahko dodamo še veliko stvari, kot so npr.: besedilo (Text), slike (Image) in druge. Ko končamo z definiranjem postavitve in izgleda ikon, jim moramo dodati skripto, preko katere bomo lahko implementirali njihovo premikanje. Vsaki ikoni je potrebno določiti začetni Panel, v katerem se nahaja. Za določitev si pomagamo s pomočjo komponente Transform. V metodi OnBeginDrag je potrebno določiti začetnega starša (podobno kot začetna pozicija), da bomo lahko ikono vrnili na začetno pozicijo, če je uporabnik ne bo postavil na ustrezno mesto. V metodi OnDrag se nato vedno znova osvežuje pozicija objekta, ko vlečemo objekt po zaslonu. Ko uporabnik konča z vlečenjem se sproži metoda OnEndDrag. Ob tem dogodku preverimo, če je pozicija ikone ustrezna. V primeru, da ta ne ustreza mestu, kamor je potrebno ikono povleči, jo vrne ne začetno pozicijo, ki je bila določena na začetku skripte. V skripti je spremenjena lastnost objekta in sicer blockraycasts. Na začetku premikanja je nastavljena na false, na koncu pa na true. Spreminjanje vrednosti blockraycasts v tem primeru omogoči, da se ikono, ki jo vlečemo 19

35 lahko spusti na mesto, ki je zanjo predpisano, sicer bi jo avtomatsko postavilo na začetno mesto. Z nastavitvijo vrednosti blockraycasts na false dovolimo, da se lahko dva objekta prekrivata. Ko pa je ikona na pravem mestu, s spremembo vrednosti na true omogočimo, da se ikona "pripne" na pravilno mesto. Skripto DropZone moramo dodati vsem objektom, ki služijo kot mesta, kamor lahko ikone povlečemo. Skripta preverja, če je to pravo mesto za objekt, ki ga je uporabnik povlekel na to pozicijo, če ni, ga vrne na začetno mesto. Iz skripte Dragable uvozimo spremenljivko KateraPozicija. Ta spremenljivka pove, katera pozicija je za ikono pravilna. 3.9 Premikanje igralca Premikanje z miško Objekt sledi kliku miške Ko imamo objekt/sliko, ki naj bi se premikala po zaslonu, jo prenesemo v sceno oz. v okno Hierarchy. Ustvarimo novo skripto s poljubnim imenom. To skripto dodamo kot komponento temu objektu. Skripta bo naredila to, da bo ob kliku na poljubno mesto na zaslonu objekt sledil temu kliku ali pa se bo direktno prestavil tja (kot neke vrste teleportacija). Katera izmed teh dveh situacij se bo zgodila, je odvisno od spremenljivke določene v skripti in sicer MoveSpeed, ki določa, kako hitro bo objekt sledil kliku. Če je ta hitrost nastavljena na zelo majhno vrednost, bo objekt sledil miški, dokler bo ta kliknjena (cilj doseže zelo počasi). V skripti smo uporabili funkcijo Lerp vektorja Vector2, ki ima matematično ozadje in naredi to, da se pozicija predmeta premakne za toliko kolikor določimo spremenljivko t v funkciji Lerp, glede na razdaljo med miško in objektom. Če jo določimo na 0.5, bo vedno premaknil objekt na polovico razdalje med objektom in pozicijo miške. Če pa MoveSpeed nastavimo na dovolj veliko (npr. 50 ali 100), pa izgleda, kot da se objekt takoj prestavi na pozicijo, kamor smo kliknili z miško (neke vrste teleportacija). Premikanje objekta po zaslonu s prijemom Unity ponuja veliko možnosti za rešitev tega problema, spodaj pa je opisana ena, ki zgleda 20

36 dokaj zahtevna, vendar je povsem logična. Ključne ideje v rešitvi pa so lahko v pomoč za več nadaljnih stvari. Na začetku definiranja razreda uporabimo IBeginDragHandler, IDragHandler, IEndDragHandler. Za uporabo teh funkcij z desnim klikom in pod Refactor Implement interface, izpiše celotno sintakso metode. Ko so vse te tri metode v istem zaporedju dodane v skripto, je potrebno določiti, da gre za objekt in mu dodamo ime. Začetno pozicijo shranimo v spremenljivko tipa Vector3. Začetna pozicija pomaga olajšati zadevo, če so v skripto vključena tudi druga preverjanja (npr. ali je objekt še na zaslonu). V metodi OnBeginDrag moramo inicializirati objekt, kateremu skripta pripada ter začetno pozicijo. V metodi OnDrag shranimo trenutno pozicijo, na kateri se objekt, ki ga vodimo z miško, nahaja. Ta pozicija se ves čas posodablja. OnEndDrag je metoda, v kateri določimo, kaj se zgodi z objektom, ko se vlečenje ustavi Premikanje s tipkovnico Pomembna razlika med programoma eadventure in Unity je v nadzoru nad glavnim likom. Pri eadventure je nadzor možen zgolj preko miške, pri Unity-ju pa lahko lik nadziramo z miško, tipkovnico, kontrolerjem oz. neko drugo vhodno napravo. V zavihtku Edit Project Settings Input se v Inspector-ju odpre okno Input Manager, kjer je možno videti privzete nastavitve za različne načine interakcije z igro. To je pomembno vedeti zaradi dejstva, da v skripti vemo, katera tipka predstavlja katero smer, katere tipke so njena alternativa, ipd.. Predstavili bomo postopek, s katerim dosežemo, da se objekt premika glede na uporabo smernih tipk (gor, dol, levo, desno). Objekt postavimo na sceno (oz. Hierarchy) in mu dodamo skripto. V njej ustvarimo spremenljivko MoveSpeed, preko katere bomo nastavljali hitrost premikanja in jo v metodi Start() inicializiramo na neko poljubno vrednost. V metodi Update() zaznavamo pritisk tipk in se odzovemo s premikom v željeno smer. Za zaznavanje pritiska tipke uporabimo metodo Input.GetAxis z vhodnim parametrom "Horizontal" oz. "Vertical", ki določa os premika. Input.GetAxis vrača vrednosti od -1 do 1, kar 21

37 je odvisno od smeri premika (levo-desno, gor-dol) in časa, ko držimo tipko pritisnjeno. Premik pa naredimo z uporabo komponente Transform oz. njene metode Translate, ki prestavi objekt na želeno lokacijo. Pozicijo na ekranu določa 3D vektor, zato je potrebno v 2D načinu njegovo z koordinato nastaviti na vrednost 0f. S spremenljivko MoveSpeed nadziramo hitrost premikanja in sicer tako, da z njo pomnožimo vrednost teh dveh koordinat Prehod med scenami Za prehajanje med scenami je potrebno znotraj porjekta imeti vsaj dve sceni. Začetno in drugo, v katero bomo naredili prehod. Vse scene, med katerimi se prehaja, morajo biti shranjene v mapi Assets oz. v eni od njenih podmap. Novo sceno ustvarimo z desnim klikom na mapo, v kateri imamo shranjene scene in izbiro Create Scene. Prehod med scenami je lahko narejen na različne načine, odvisen pa je od izbire in poteka igre, ki jo ustvarjamo Prehod s pomočjo gumba Gumb, ki bo sprožil prehod na novo sceno, se ustvari pod zavihtkom GameObject UI Button. Gumbu, ki se pojavi na zaslonu, se da spreminjati napis, barvo, obliko, sliko... Med drugim se da spreminjati tudi to, da se bo barva gumba spremenila, ki bo kazalec miške nad njim. Besedilo, v gumbu lahko spremenimo pod menijem Button Text. Če želimo, da bomo s pritiskom na gumb prešli na novo sceno, pa mu moramo dodati skripto. Skripta, ki to počne je zelo preprosta, saj le sporoči na katero sceno se mora kamera premakniti. Glavna funkcija, ki jo bomo za to uporabili je Application.LoadLevel(string), ki kot vhodni podatek dobi ime scene v obliki niza in s tem določi, kam naj se kamera premakne. Ime scene, kam se bo kamera premaknila naknadno določimo v oknu Inspector. Skripto za premikanje kamere na izbrano sceno, moramo dodati objektu Main Camera. Če želimo, da bo funkcija v skripti našla naše scene v igri, moramo pod zavihtkom File Build Settings preveriti ali so vse scene na katere lahko prehajamo v oknu Scene in Build. Sicer jih 22

38 dodamo ročno. Da se bo ob kliku na gumb zagnala skripta in s tem prehod na novo sceno, moramo temu gumbu dodati funkcijo On Click(). Funkcijo dodamo komponenti Button (Script). V funkciji On Click() je pomembno, da je izbran objekt, ki se menjava oz. spreminja Main Camera. Med funkcijami, ki se mora izvesti, izberemo metodo iz skripte, ki skrbi za prehod na novo sceno. Ko je le ta izbrana, ob zagonu igre prehod med scenama deluje Prehajanje med scenami ob dotiku oz. trku Pri tem prehajanju med scenami je zelo uporabna knjižnica UnityEngine.SceneManagement, ki jo je potrebno dodati na začetku skripta. Uporablja se za nadzorovanje scen in upravljanje z njimi. Za naše delo je uporabljen razred SceneManager, ki vsebuje funkcije nalaganja scen z vpisom njihovih imen. Vsebuje še veliko drugih uporabnih funkcij, ki pa za nas trenutno niso pomembne. Prehod se v tem primeru sproži ob kliku oz. trku dveh ali več objektov. Za zaznavanje teh dogodkov, moramo vsakemu objektu dodati komponenti: RigidBody2D in Collider (trkalnik). S komponento Rigidbody2D omogočimo, da objekt dobi lastnost fizičnega objekta z maso na katerega vpliva gravitacija in zunanje sile, ki jih sprogramiramo preko skript. Če ne želimo, da bodo objekti popadali iz zaslona, jim moramo silo gravitacije (Gravity Scale) zmanjšati na 0. S trkalniki pa objekti dobijo zmožnost zaznavanja ali je med njimi prišlo do trka oz. prekrivanja. Več o trkalnikih je napsano v poglavju Trkalniki. Vsem objektom, ki bodo sprožili menjavo scene, je potrebno v komponenti trkalnika (Collider), obkljukati možnost Is Trigger. Če je lastnost Is Trigger obkljukana, se trkalnik ne obnaša kot trden objekt ampak dovoli, da drugi trkalniki potujejo skozi njega. Metoda, ki je uporabljena je OnTriggerEnter2D (Collider2D col), ki se sproži vedno, ko nek objekt pride v trigger (sprožilec) objekta, ki vsebuje to skripto. Nato pa z if stavkom preverimo, če je objekt, ki je prišel v trigger ustrezen. Če je if stavek resničen, se bo izvedla zamenjava scene. 23

39 3.11 Kamera sledi igralcu To je koristno takrat, ko je vidno polje manjše od celotnega ozadja ali pa je igra preprosto narejena tako, da se igralec veliko premika okoli. Stvar je načeloma preprosta, saj moramo doseči le, da bo pozicija kamere sledila koordinatam igralca in zamisel zapisati v kodi. V skripti bo samo funkcija Update(), ki bo vsakič spremenila pozicijo kamere glede na pozicijo igralca. Najprej je potrebno definirati spremenljivko Transform Igralec, glede na katero se bodo koordinate kamere posodabljale. Ker gre za 2D prostor, je koordinata z enaka kot je koordinata kamere na začetku, lahko pa jo posodablja glede na igralca. Torej z zadnjim razmislekom je skripta uporabna tudi v 3D ustvarjanju igre. Skripto je potrebno dodati kot komponento kamere (ponavadi Main Camera). Če želimo, da se bo ozadje premikalo s kamero, to preprosto dosežemo tako, da nastavimo ozadje kot otroka (child) objekta kamere (postane njen otrok). V praksi pomeni, da se lastnosti kamere prenesejo na njene otroke. Na tak način se da narediti "neskončno" ozadje v igri, kot je to recimo pri igri Super Mario, kjer se ozadje z oblaki vedno premika s kamero Projekt do.exe datoteke Ko smo naredili vse scene in zaključimo projekt, kot je bilo to načrtovano ali pa se sproti pojavi želja, da bi videli kako bo vse skupaj izgledalo kot končen program (ne le v oknu Game), je projekt potrebno zgraditi in zaključiti. Pod menijem File Build Settings (bližnjica Ctrl+Shift+B) se odpre okno za dokončanje/izgradnjo projekta. 24

40 Slika 13: Okno Build Settings. Najpomembnejša in glavna stvar tu je, da se v delu Scenes in Build nahajajo vse scene, za katere želimo, da so v igri, saj jih drugače ne bo vključil. Poleg vsake scene se nahaja številka. Začetno sceno se določi tako, da se jo postavi najbišje v seznamu vseh scen. Lahko bi to naredili s pomočjo skripte, vendar je tako enostavneje. Začetna scena ima številko 0. V delu Platform je potrebno izbrati, za katero napravo/operacijski sistem je igra namenjena. Ta stvar se sicer že od samega začetka upošteva, ko se začne sestavljati igro. To pa zato, ker je poimenovanje tipk in določanje stvari drugačno za npr. PC, Xbox in sploh za zaslone na dotik. Ko so te stvari izbrane, je potrebno s klikom na gumb Build shraniti igro kot.exe datoteko. 25

41 4 Seznam priloženih skript PlayerManager.cs Draggable.cs DropZone.cs Sledenje_Kamere.cs Gumb_Prehod.cs Menjava_Trigger.cs Premikanje_Z_Misko.cs Sledenje_Miski.cs Premikanje_S_Tipkami.cs Trigger_Scene.cs 26

42 5 Viri SCOLASTICI, Claudio Unity 2D Game Development Cookbook. Velika Britanija: Packt Publishing Ltd. ISBN DOYLE, Barbara C# Programming: From Problem Analysis to Program Design. ZDA: Cengage Learning. ISBN: The <e-adventure> platform: User s Guide [online]. Madrid: april, Dostopno na spletnem naslovu: < 2D Game Creation: Everything you need to start making 2D games in Unity [online] Unity Game Engine. [Citirano: 11. feb. 2017; 10:15]. Dostopno na spletnem naslovu: < 27