В 2024 году мир разработки компьютерных игр видит конкретные сдвиги, определяющие тренды отрасли. Unreal Engine и Unity 3D остаются ведущими игровыми движками среди разработчиков. По данным GitHub, языки программирования C# и Python находятся в топе популярных языков среди игровых разработчиков, при этом C++ остается неотъемлемым для работы с движками AAA-класса.

В области искусственного интеллекта, растущий интерес к машинному обучению открывает новые горизонты для интеллектуального геймплея и поведения NPC. Технологии виртуальной и дополненной реальности обещают изменить восприятие игрового мира.

В это статье мы приведем подробный roadmap для разработчиков игр, который поможет ориентироваться в современной индустрии. Какого-то строго порядка в изучении нет. Вы можете, например, начать с изучения Unity, а потом уже осваивать C#, математику, физику и другие темы, необходимые для GameDev. В качестве основы для статьи, взята схема с сайта https://roadmap.sh/game-developer.

Навигация по статье

Математика

Математика играет ключевую роль в разработке игр, обеспечивая основу для создания реалистичных и интерактивных игровых миров. Линейная алгебра и геометрия помогают в моделировании и манипулировании объектами в 3D пространстве, что критично для визуального представления и физического поведения. Кривые и проекции используются для создания плавных движений и реалистичного отображения сцен, улучшая визуальную составляющую и геймплей.

Линейная алгебра: векторы, матрицы, линейные преобразования, системы линейных уравнений.
Геометрия: Евклидова и аффинная геометрия, теорема Пифагора, углы и трансформации.
Кривые: Безье, сплайны, кривые Эрмита, интерполяция.
Проекции: перспективная и ортографическая проекция, преобразования координат.
Ориентация: кватернионы, углы Эйлера, преобразование между разными системами координат.

Физика игр

Физика игр играет критическую роль в создании реалистичного и увлекательного игрового опыта, позволяя объектам взаимодействовать с окружающей средой естественным образом. Она обеспечивает точное моделирование движения, столкновений и других физических явлений, что придает играм глубину и реализм. Понимание и применение физических законов и принципов также позволяет разработчикам создавать более инновационные и сложные игровые механики.

Вот основные аспекты физики в играх:

Динамика: Изучение центра масс, момента инерции, ускорения, силы, а также линейной и угловой скорости важно для корректного моделирования движения объектов.
Детекция столкновений: Определяет, когда и как объекты в игре соприкасаются или сталкиваются, что критически важно для реалистичного поведения объектов и игровой механики.
Контрольное распределение столкновений (CCD): Метод, используемый для предотвращения проблем, связанных со столкновениями при высоких скоростях, обеспечивая более гладкие и точные взаимодействия.

Изучение игрового движка

Выбор подходящего игрового движка является ключевым моментом в разработке игр, поскольку он определяет основные возможности, доступные разработчикам, и влияет на общий рабочий процесс. Разные движки предлагают различные инструменты и функционал, что может существенно повлиять на процесс разработки и окончательный продукт. К тому же, каждый движок имеет свою кривую обучения, что важно учитывать, особенно для начинающих разработчиков или команд с ограниченными ресурсами.

Вот краткий обзор популярных игровых движков:

Unreal Engine: Широко используется в AAA-играх и проектах с высококачественной графикой. Обучение может быть сложным из-за продвинутых возможностей и сложной архитектуры.
Unity: Популярен среди инди-разработчиков и для мобильных игр. Относительно легкий в изучении, благодаря обширной документации и поддерживаемому сообществу.
Godot: Хороший выбор для небольших проектов и начинающих разработчиков. Отличается относительной простотой обучения и гибкостью, подходит для различных типов игр.
CryEngine: Часто используется для создания игр с впечатляющей визуальной графикой и реалистичной физикой. Обладает высокой степенью детализации, но требует более глубокого понимания технических аспектов, что делает кривую обучения крутой.
GameMaker Studio: Идеален для 2D-игр и часто используется инди-разработчиками. Отличается удобством для начинающих благодаря простому визуальному интерфейсу и наличию встроенного языка программирования.
RPG Maker: Специализированный движок для создания ролевых игр (RPG). Предлагает интуитивно понятные инструменты для начинающих, позволяя легко создавать игры без глубоких знаний в программировании.

Реклама. ООО «Нетология» ИНН 7726464125

Станьте востребованным разработчиком игр на Unity с нуля за 13 месяцев! За время обучения вы овладеете игровым движком Unity и языком программирования C#, создав 12 проектов и изучив все от геймдизайна до мобильной разработки. Занятия включают 164 часа теории и 182 часа практики, ориентированных на актуальные требования рынка труда. Вы будете учиться у экспертов в индустрии геймдева.

Подробнее

Изучение языка программирования

Знание языков программирования в разработке игр является ключевым, так как оно определяет, как разработчик может взаимодействовать с игровым движком и создавать функциональность игры. Разные языки предлагают различные возможности, производительность и уровни доступности, что важно для создания эффективных и инновационных игровых приложений.

Вот основные языки программирования, используемые в разработке игр:

C/C++: Широко используются в AAA-играх для создания высокопроизводительного кода. Изучение может быть сложным из-за низкоуровневых особенностей и сложности управления памятью.
C#: Часто используется в играх на Unity. Является относительно простым для изучения благодаря своей четкой структуре и обширной документации.
Rust: Применяется в некоторых новых игровых движках и проектах, требующих высокой производительности и безопасности памяти. Изучение Rust может быть сложным из-за его уникальной системы управления памятью.
Python: Часто используется для создания скриптов и инструментов в игровых движках, таких как Godot и Unreal Engine, благодаря своему простому синтаксису и гибкости. Легок для начинающих.
JavaScript: Широко используется для разработки веб-игр и мобильных игр, особенно в связке с HTML5 и WebGL. JavaScript относительно легок для изучения, обладает гибким синтаксисом и хорошо подходит для начинающих разработчиков. Также популярен в разработке легких и доступных игровых приложений.
Lua: Часто встречается в качестве встраиваемого языка скриптов для игровых движков, таких как Unity и Unreal Engine, а также в мобильных и инди-играх. Lua выделяется своей простотой, легкостью встраивания и быстротой выполнения, делая его идеальным для создания настраиваемых игровых механик и поведения.

Компьютерная графика

Компьютерная графика играет ключевую роль в создании визуально привлекательных и реалистичных игровых миров. Вот основные технологии и концепции, которые необходимо знать в этой области:

Трассировка лучей (Ray Tracing): Предлагает высокий уровень реализма за счет моделирования пути света и его взаимодействия с объектами. Хотя требует значительных вычислительных ресурсов, она обеспечивает реалистичное освещение, тени и отражения.
Растеризация: Преобразует векторную графику в пиксели для отображения на экране. Это эффективный метод для быстрого рендеринга, широко используемый в играх за его производительность.
Графический конвейер: Серия шагов обработки, через которые проходят 3D модели для преобразования их в двумерные изображения на экране. Включает в себя такие этапы, как вершинные и фрагментные шейдеры, затенение и отсечение.
Шейдеры: Программы, работающие на графическом процессоре, используются для определения визуального стиля и внешнего вида объектов в игре. Включают в себя вершинные, пиксельные (или фрагментные) и геометрические шейдеры.
Освещение и тени: Важные аспекты для создания глубины и атмосферы в игровом мире. Включают различные техники, такие как теневые карты и техники освещения, например, фоновое освещение и точечное освещение.
Визуализация и окклюзия: Процессы, используемые для определения видимости объектов и частей сцены. Окклюзия помогает определять, какие объекты должны быть скрыты другими объектами, улучшая реалистичность и производительность.
Отображение теней и освещения: Техники для достижения реалистичного взаимодействия света с объектами и поверхностями в игре, включая теневое отображение и бликовое освещение.

API графики

API графики (Application Programming Interface для графики) представляет собой набор программных инструкций и стандартов, которые позволяют разработчикам игр создавать и управлять визуальным контентом, таким как 2D и 3D графика, на различных платформах и устройствах. Эти интерфейсы определяют, как программное обеспечение должно взаимодействовать с графическим аппаратным обеспечением, обеспечивая рендеринг изображений, анимаций и других визуальных эффектов. Изучение API графики важно для разработчиков игр, поскольку оно позволяет оптимизировать графическую производительность и качество, а также гарантирует совместимость игры с разнообразным аппаратным обеспечением и операционными системами.

DirectX: Разработанный Microsoft, особенно популярен в играх для Windows и Xbox. Он предлагает мощные инструменты для рендеринга 2D и 3D графики и обработки аудио и видео.
OpenGL: Открытый стандарт для кроссплатформенной разработки, который поддерживается многими операционными системами, включая Windows, macOS и Linux. Используется для рендеринга сложной 2D и 3D графики.
WebGL: Расширение JavaScript API, позволяющее рендерить 3D графику в браузерах без использования дополнительных плагинов. Это делает его идеальным для разработки веб-игр и интерактивных графических приложений.
Vulkan: Современный графический и вычислительный API, обеспечивающий высокую производительность и более эффективное взаимодействие с аппаратным обеспечением. Разработан как преемник OpenGL с улучшенным контролем над графическими ресурсами.
SPIR-V: Является промежуточным языком для Vulkan и OpenCL. Это стандарт для описания шейдеров, который позволяет более гибко управлять графическими и вычислительными шейдерами.
OpenGL ES: Версия OpenGL, оптимизированная для мобильных устройств и встроенных систем. Она предлагает упрощенный набор функций для облегчения разработки на устройствах с ограниченными ресурсами.
Metal: Разработанный Apple, это API для iOS и macOS, обеспечивающий оптимизированный доступ к графическим возможностям устройств Apple. Он позволяет разработчикам максимально использовать аппаратные ресурсы на устройствах Apple.

ИИ в играх

Искусственный интеллект (ИИ) в играх играет важную роль в создании увлекательного, интерактивного и динамичного игрового опыта. Вот некоторые ключевые концепции и методы ИИ, используемые в разработке игр:

Классификатор наивного байеса: Простой, но эффективный алгоритм для прогнозирования и классификации, основанный на вероятностных отношениях между данными.
Обучение с подкреплением: Фокусируется на обучении ИИ посредством вознаграждений и штрафов, стимулируя нахождение оптимальных стратегий поведения.
Поведенческие деревья: Представляют собой модели, где решения принимаются на основе различных условий и состояний, используются для моделирования сложного поведения NPC.
Фаззи-логика: Применяется для создания более гибких и реалистичных систем принятия решений, учитывая неопределенности и нечеткость в данных.
Марковские системы: Используются для предсказания вероятности различных возможных состояний, основываясь на текущем состоянии, подходят для моделирования случайных и предсказуемых шаблонов поведения.
Ориентированное на цели поведение: Фокусируется на достижении конкретных целей, где ИИ анализирует окружающую среду и выбирает стратегии для достижения заданных задач.