Создание игр для мобильных телефонов - Майкл Моррисон

Хотя 12 кадров в секунду – технически достаточная скорость, чтобы обмануть ваши глаза, такая анимация будет очень прерывистой. Следовательно, для создания более качественной анимации требуется более высокая частота обновления кадров. Например, телевидение работает на частоте 30 кадров в секунду. В кино вы смотрите фильмы, в которых частота смены кадров равна 24 кадрам в секунду. Очевидно, что этого вполне достаточно, чтобы привлечь ваше внимание и создать иллюзию движения.

В копилку Игрока

Разница в частоте обновления кадров на телевидении и в кино связана с техническими причинами, а не с организационными. Раньше частота обновления в фильмах составляла лишь 16 кадров в секунду, но, в конечном счете, стандартом была принята частота 24 кадра в секунду, что оказалось наиболее подходящей скоростью для воспроизведения звука. Американское телевидение, также известное как NTSC (National Television Standards Committee – Национальный комитет по телевизионным стандартам), за эталон времени выбрала частоту тока в электросети (60 Гц), таким образом была получена частота 30 кадров в секунду. Тот факт, что телевидение работает на более высокой частоте, означает, что для показа фильма по телевидению его необходимо конвертировать.

В отличие от телевидения и кинофильмов, мобильные игры имеют гораздо больше ограничений по частоте обновления кадров. Большая частота означает высокую загрузку процессора, поэтому разработчикам мобильных игр приходится искать компромисс между частотой обновления кадров и ограниченной производительностью и ресурсами устройства. Вероятно, при разработке игры вам придется упрощать графику с целью увеличения частоты обновления кадров и получения плавной анимации.

При программировании анимации для мобильных устройств вы можете самостоятельно изменять частоту обновления кадра. Наиболее очевидное ограничение частоты обновления кадров – это скорость, с которой мобильный телефон может создавать и отображать картинки. На самом деле это ограничение должно рассматриваться разработчиками вне зависимости от платформы или используемого языка программирования. При определении частоты обновления кадров в игре целесообразно понизить частоту смены кадров и разгрузить процессор устройства. Но пока не беспокойтесь об этом. Просто помните, что, создавая анимацию в играх, вы, словно волшебник, создаете иллюзию движения.

Шаг в направлении компьютерной анимации

Большинство методик, применяемых для создания компьютерной анимации, были заимствованы или основаны на аналогичных техниках создания анимации в мультфильмах. Классический подход при создании анимации – это создавать фон отдельно от движущихся объектов. Объекты анимации рисуются на отдельных целлулоидных листах так, чтобы их можно было разместить поверх фоновой картинки и перемещать независимо от нее. Этот тип анимации носит название буферной анимации (cel animation). Такая анимация помогает художникам сэкономить массу времени, необходимо лишь перерисовывать объекты, которые изменяют свою форму, размер или положение от фрейма к фрейму. Это объясняет, почему во многих мультфильмах хорошо проработано фоновое изображение, а герои столь просты. Спрайты, применяемые в компьютерных играх, о которых вы узнали чуть ранее в этой главе, – это те же самые традиционные движущиеся объекты в буферной анимации.

С ростом производительности компьютерных систем за последние два десятилетия аниматоры увидели возможность автоматизации многих этапов, выполняемых вручную. Например, с появлением компьютеров стало возможным сканировать изображения и накладывать их на другие с использованием настроек прозрачности. Это похоже на буферную анимацию, но с одним значительным отличием: компьютер не ограничивает количество накладываемых объектов. Буферная анимация ограничена количеством целлулоидных листов, которые можно наложить друг на друга. Как вы вскоре узнаете, техника наложения объектов с применением прозрачности является основополагающей формой компьютерной анимации.

В копилку Игрока

Современные мультипликационные фильмы доказали, что компьютерную анимацию можно применять не только в компьютерных играх. Популярные мультфильмы, например, «История игрушек» (Toy Story), «Ледниковый период» (Ice Age), «Корпорация монстров»(Monsters, Inc.), «В поисках Немо» (Finding Nemo), – лучшие примеры того, как традиционные анимационные методы применяются на компьютерах. Вероятно, наиболее совершенная компьютерная анимация была создана для фильма «Последняя фантазия» (Final Fantasy) – это первый фильм, в котором компьютерная анимация применялась на протяжении всего фильма.

Хотя компьютеры используют методы создания анимации, применявшиеся ранее, возможности разработчиков компьютерных игр более гибкие. Как программист вы можете получить доступ к любому пикселю растрового изображения и изменять его в соответствии с потребностями.

2D против 3D

Перед тем как приступить к созданию игры, вам необходимо выбрать один из двух существующих типов анимации: 2D или 3D. В случае 2D-анимации объекты перемещаются в плоскости. Объекты при таком типе анимации могут быть трехмерными, они просто не могут перемещаться в третьем измерении. Большинство методик двумерной анимации имитируют трехмерную анимацию, придавая объектам глубину. Например, чтобы создать иллюзию того, что автомобиль уезжает, его изображение можно просто уменьшать пропорционально увеличению расстояния. Тем не менее не нужно использовать 3D-анимацию, поскольку вы добиваетесь желательного трехмерного эффекта, используя простое масштабирование. Хотя эффект трехмерный, машина – двухмерный объект.

В отличие от 2D-анимации трехмерная анимация размещает объекты и работает с ними в трехмерном мире. Трехмерный объект определяется моделью, а не изображением, поскольку любое изображение – это плоский объект. 3D-модель определяет форму объекта и число точек в пространстве. Иначе говоря, трехмерная модель – это математическое представление объекта. Поэтому 3D-графика и анимация могут быть весьма сложными и зачастую связаны с большим объемом математических вычислений.

В реальности многие игры используют сочетание этих двух типов графики. Например, в игре Doom трехмерная графика используется лишь для построения ландшафта, в то время как монстры – это двухмерные графические объекты. Монстры выглядят объемно, но они – плоские изображения.

Смесь 2D– и 3D-графики дает хорошие результаты в игре Doom, поскольку плоские изображения выглядят достаточно реалистично в 3D-окружении. Конечно, со времен Doom многое изменилось. Так, Quake и другие современные трехмерные игры этого жанра используют теперь трехмерные объекты.

Оставшаяся часть главы и книга в целом сфокусированы на рассмотрении 2D-анимации, поскольку она проста и более эффективна, а следовательно, лучше приспособлена для написания мобильных игр. Хорошая новость – вы можете создавать великолепные эффекты с использованием 2D-анимации.

Анализ 2D спрайтовой анимации

Хотя эта глава целиком посвящена спрайтовой анимации, необходимо понять основные типы анимации, используемые в программировании игр. Существует множество различных типов, каждый из которых целесообразно применять в определенных случаях. Рассматривая анимацию в контексте создания мобильных игр, я разбил ее на два типа: фреймовую (frame-based animation) и композиционную анимации (cast-based animation). С технической точки зрения, существует еще и третий тип анимации – анимация палитрой (palette animation), – анимация цвета объекта, однако он не является основным.

Фреймовая анимация

Наиболее простая анимация – фреймовая, она распространена очень широко. Фреймовая анимация имитирует движение путем быстрой смены заранее созданных изображений – кадров (или фреймов). Фильм – это хороший пример такого типа анимации. Каждый кадр фильма – это фрейм анимации, а когда эти фреймы сменяют друг друга с определенной скоростью, создается иллюзия движения.

Фреймовая анимация не предусматривает разделения объекта и фона, любой объект фрейма является его неотъемлемой частью. В результате каждый фрейм содержит статическую информацию. Это основное отличие фреймовой анимации от композиционной, с которой вы познакомитесь в следующем разделе. На рис. 5.1 показаны кадры из фреймовой анимации.

Рис. 5.1. При использовании фреймовой анимации для создания иллюзии движения изменяется весь фрейм

На рис. 5.1 показан парашютист, он является неотъемлемой частью каждого фрейма, нет разделения между ним, деревьями, небом. Это означает, что парашютист не может перемещаться независимо от фона. Иллюзия движения достигается за счет того, что каждый фрейм немного отличается от предыдущего. Эта техника создания анимации редко применяется в играх, поскольку в играх требуется, чтобы объект мог передвигаться свободно в любом направлении и независимо от фона.

Композиционная анимация