SlideShare uma empresa Scribd logo
Conceitos Introdutórios de Física
e Inteligência Artificial para jogos
André Kishimoto (Glu Mobile)
Rafael Oliveira Martins (EA Mobile)
Antes de começar...
• O conteúdo desse mini-curso é uma pesquisa
dos autores e não tem ligação com as
empresas em que trabalham
• As opiniões apresentadas são pessoais e não
refletem a opinião, posição e/ou visão das
empresas EA Mobile e Glu Mobile
Agenda
• Introdução
• Tecnologia e demonstração
• Trigonometria
– Deslocando e rotacionando objetos
• Física
– Velocidade, aceleração e desaceleração
– Colisão radial
• Inteligência Artificial
– FSM (Máquina de estados)
– Percorrendo um caminho pré-definido
– Perseguindo e fugindo do jogador
• Referências
Agenda
• Introdução
• Tecnologia e demonstração
• Trigonometria
– Deslocando e rotacionando objetos
• Física
– Velocidade, aceleração e desaceleração
– Colisão radial
• Inteligência Artificial
– FSM (Máquina de estados)
– Percorrendo um caminho pré-definido
– Perseguindo e fugindo do jogador
• Referências
Introdução
• Criamos esse mini-curso assumindo que o público
já tenha familiaridade com programação
• Dada a carga horária do mini-curso, tivemos que
selecionar apenas alguns tópicos sobre Física e IA
– Há muito mais a ser estudado e implementado sobre
essas áreas, por isso listamos diversas referências no
último slide
• Embora importante, não nos atentamos à parte
visual pois o foco desse mini-curso é a parte
técnica
Agenda
• Introdução
• Tecnologia e demonstração
• Trigonometria
– Deslocando e rotacionando objetos
• Física
– Velocidade, aceleração e desaceleração
– Colisão radial
• Inteligência Artificial
– FSM (Máquina de estados)
– Percorrendo um caminho pré-definido
– Perseguindo e fugindo do jogador
• Referências
Tecnologia e demonstração
• Para demonstrar os assuntos do mini-curso na prática,
tivemos que adotar uma ferramenta, que no caso foi o
Adobe Flash (e AS3.0)
• No entanto, os conceitos podem ser aplicados em qualquer
outra ferramenta e linguagem de programação
– Anteriormente escrevemos o mesmo conteúdo em Java ME
(mobile) e C++ para Windows
• Optamos também por trabalhar em 2D ao invés de 3D, para
simplificar o exemplo (novamente, os conceitos também se
aplicam em 3D, dada as devidas modificações)
• Quanto ao exemplo, reunimos todo o conteúdo do mini-
curso em uma demo estilo shooter com vista top-down
Agenda
• Introdução
• Tecnologia e demonstração
• Trigonometria
– Deslocando e rotacionando objetos
• Física
– Velocidade, aceleração e desaceleração
– Colisão radial
• Inteligência Artificial
– FSM (Máquina de estados)
– Percorrendo um caminho pré-definido
– Perseguindo e fugindo do jogador
• Referências
Trigonometria
• Grande parte dos jogos possuem objetos que se
movimentam pela tela
• Quando os movimentos são horizontais e
verticais, não há grandes complicações em
programar a movimentação
– Basta alterar valores (x,y) de um objeto
• Mas e quando os objetos podem ser
rotacionados e devem seguir a direção para onde
estão “olhando”?
– É aqui que entra a trigonometria
Trigonometria
• Imaginem uma bala de canhão sendo atirada no
espaço. O canhão possui uma certa direção, que
é a rotação da sua base.
• Na imagem abaixo, digamos que o ponto p seja a
direção inicial do canhão
• Queremos mover a mira do canhão
para o ponto p’
• Reparem que há um círculo de raio h,
indicando que a mira pode ser rota-
cionada em 360 graus.
Trigonometria
• Notem também que há um triângulo
retângulo formado pelos pontos (0, 0), (xp’, yp’)
e (xp’, 0). A relação trigonométrica de um
triângulo retângulo é (pela figura):
– sin(ang) = a / h
– cos(ang) = o / h
– tan(ang) = o / a
– (a = cateto adjacente, o = cateto
oposto e h = hipotenusa)
Trigonometria
• Para resolver o problema da bala de canhão,
usamos os valores de sin(ang) e cos(ang), pois
através do seno e cosseno, conseguimos
encontrar qualquer ponto no círculo, dado um
determinado ângulo
• Calculando alguns ângulos:
– Ângulo (x, y) cos() sin()
• 0 ou 360 (1, 0) 1 0
• 90 (0, 1) 0 1
• 180 (-1, 0) -1 0
• 270 (0, -1) 0 -1
Trigonometria
• Reparem nas colunas (x,y), sin() e cos() do slide
anterior
• Essa é a relação que os valores seno e cosseno
possuem com a coordenada (x,y) de um ponto p:
– cos(ang) equivale à coordenada x de p
– sin(ang) equivale à coordenada y de p
• Podemos adicionar uma velocidade ao
deslocamento, multiplicando tanto cos() como
sin() por um valor de velocidade
Trigonometria
• No exemplo desse mini-curso, a aplicação do
que acabamos de ver pode ser conferido no
clique de mouse (tiro) e na movimentação do
NPC:
// Desloca NPC baseado na direcao para onde ele esta olhando
var angle:Number = Constants.DEG_TO_RAD * this.rotation;
var deltaX:Number = m_velocityX * Math.cos( angle );
var deltaY:Number = m_velocityY * Math.sin( angle );
this.x += deltaX;
this.y += deltaY;
Trigonometria
• Podemos realizar a operação contrária, isto é,
a partir de duas coordenadas (x,y), queremos
descobrir o ângulo de rotação de um objeto
• Para isso, calculamos o arco tangente de dy/dx
• atan2(y, x) é uma variação da função do arco
tangente, recebendo dois parâmetros e
considerando o sinal de dx e dy
Trigonometria
• O exemplo implementa a obtenção de um ângulo a partir
da posição (x,y) do cursor do mouse com a posição (x,y) do
player, para que o player seja rotacionado apontando
sempre para o cursor do mouse:
public function followMouseCursor()
{
var deltaX:Number = stage.mouseX - this.x;
var deltaY:Number = stage.mouseY - this.y;
var angle:Number = Math.atan2( deltaY, deltaX );
var rotation:Number = angle * Constants.RAD_TO_DEG;
this.rotation = rotation;
}
Agenda
• Introdução
• Tecnologia e demonstração
• Trigonometria
– Deslocando e rotacionando objetos
• Física
– Velocidade, aceleração e desaceleração
– Colisão radial
• Inteligência Artificial
– FSM (Máquina de estados)
– Percorrendo um caminho pré-definido
– Perseguindo e fugindo do jogador
• Referências
Física
• Vimos que para movimentar um objeto pela tela,
basta alterar sua posição (x,y), seguindo ou não a
orientação do objeto
• Durante a movimentação, os objetos possuem
uma determinada velocidade, que é a razão da
distância percorrida no espaço em uma
determinada faixa de tempo (v = ds/dt)
• Em Física, aprendemos que a velocidade é em
metros/segundo, mas no computador podemos
indicar a velocidade de um objeto por pixels/fps
Física
• Assim, no código que realiza o update do jogo a uma taxa
de N fps, podemos aplicar uma velocidade para deslocar o
objeto
– No Flash o update pode ser feito em resposta ao evento
ENTER_FRAME, e a taxa de fps é definida no projeto (.fla)
• A nova posição s do objeto, dada uma velocidade v e
tempo t é s(t) = s0 + (v * t)
• Traduzindo para o computador (AS3):
public function enterFrame()
{
// Aplica velocidade ao objeto
this.x = this.x + m_velocityX;
this.y = this.y + m_velocityY;
}
Física
• O código anterior aplica uma velocidade constante ao objeto. Para
alterar essa velocidade e assim aplicarmos uma aceleração ao
objeto, podemos usar a equação de aceleração (a = dv/dt)
• A nova velocidade v do objeto, dada uma aceleração a e tempo t é
v(t) = v0 + (a * t)
• Traduzindo para o computador (AS3):
public function enterFrame()
{
// Aplica aceleração
m_velocityX = m_velocityX + m_accelerationX;
m_velocityY= m_velocityY + m_accelerationY;
// Aplica velocidade ao objeto
this.x = this.x + m_velocityX;
this.y = this.y + m_velocityY;
}
Física
• A desaceleração de um objeto pode ser vista como uma aceleração
negativa
• Dessa forma, basta aplicar uma força negativa à velocidade ou reduzir a
aceleração e velocidade uma determinada porcentagem a cada passar de
tempo
• No exemplo, quando o jogador não está pressionando teclas de
movimentação, reduzimos a aceleração e velocidade em 20%:
public function enterFrame()
{
if( !m_isMoving )
{
m_accelerationX = m_accelerationX * Constants.FRICTION; // FRICTION = 0.8
m_accelerationY = m_accelerationY * Constants.FRICTION;
m_velocityX= m_velocityX * Constants.FRICTION;
m_velocityY= m_velocityY * Constants.FRICTION;
}
}
Agenda
• Introdução
• Tecnologia e demonstração
• Trigonometria
– Deslocando e rotacionando objetos
• Física
– Velocidade, aceleração e desaceleração
– Colisão radial
• Inteligência Artificial
– FSM (Máquina de estados)
– Percorrendo um caminho pré-definido
– Perseguindo e fugindo do jogador
• Referências
Física
• A colisão entre objetos nos jogos nada mais é que
um problema matemático: intersecções de
figuras geométricas que podem ser calculadas e
resolvidas através de algumas equações
• Existem diversas maneiras para detectar colisões,
como interseção de duas retas, reta com
retângulo, reta com círculo, intersecção de dois
retângulos (talvez o mais comum), dois círculos,
retângulo e círculo, polígonos, etc.
– A escolha do método de colisão depende da forma
dos objetos do jogo
Física
• Para o exemplo, escolhemos o método de colisão entre dois
círculos:
– Dado dois círculos nas coordenadas A(x1, y1) e B(x2, y2) de raio r1 e r2,
respectivamente, a intersecção entre eles ocorre quando a distância
entre seus centros é menor ou igual a soma de seus raios:
– (x2 – x1)2 + (y2 – y1)2 <= (r1 + r2)2
public function checkRadialCollision(objA:MovieClip, radiusA:Number, objB:MovieClip,
radiusB:Number):Boolean
{
var distX:Number = objB.x - objA.x;
var distY:Number = objB.y - objA.y;
var radius:Number = radiusA + radiusB;
return( distX * distX + distY * distY <= radius * radius );
}
Agenda
• Introdução
• Tecnologia e demonstração
• Trigonometria
– Deslocando e rotacionando objetos
• Física
– Velocidade, aceleração e desaceleração
– Colisão radial
• Inteligência Artificial
– FSM (Máquina de estados)
– Percorrendo um caminho pré-definido
– Perseguindo e fugindo do jogador
• Referências
Inteligência Artificial
• Geralmente trabalhamos com sequências de entradas,
ações e transições que definem a progressão de qualquer
tipo de jogo ou aplicativo.
• Para gerenciar essas transições usamos o conceito de FSM
(Finite State Machines), onde definimos quais estados
utilizaremos e como definimos a ordem em que eles
estarão ativos ou inativos.
• Um exemplo de aplicação de FSM em um jogo pode ser
dado pela transição: Tela do Título -> Menu -> Novo Jogo ->
Fim de Jogo -> Menu
Inteligência Artificial
• Uma questão comum no desenvolvimento de jogos é,
“Como posso estruturar meu jogo?”.
• Uma maneira eficaz e concreta para resolver isso seria
pensar no seguinte cenário:
1. O jogo é carregado e a tela inicial ou de título aparece.
2. O jogador aperta Start/Enter e a tela de título é removida, dando vez a tela do menu
principal.
3. O jogador escolhe Iniciar Jogo, a tela do menu é removida e um sub-menu aparece.
4. O sub-menu mostra uma mensagem de que o jogo é Demo, e o jogador pode comprar o
jogo ou jogar a versão limitada.
5. O jogador aceita a mensagem, o sub-menu é removido e a tela de carregar o jogo aparece.
6. Após o carregamento do jogo, a tela de carregar fica inativa e a tela de jogo é exibida.
7. Durante o jogo, o jogador pressiona o botão Start e a tela de pausa assume o controle.
Inteligência Artificial
• Em nosso jogo exemplo, utilizamos em dois momentos o
uso de FSM, o primeiro é: Tela de Jogo e Tela de Pausa.
• Podemos tornar o fluxo do jogo mais complexo, utilizando
uma estrutura maior, como citado anteriormente.
Inteligência Artificial
• O comportamento do NPC é o segundo
momento em que usamos o conceito de FSM.
NPC
Patrolling
Seeking
Evading
//Patrulhando
//Perseguindo
//Fugindo
Agenda
• Introdução
• Tecnologia e demonstração
• Trigonometria
– Deslocando e rotacionando objetos
• Física
– Velocidade, aceleração e desaceleração
– Colisão radial
• Inteligência Artificial
– FSM (Máquina de estados)
– Percorrendo um caminho pré-definido
– Perseguindo e fugindo do jogador
• Referências
Inteligência Artificial
• Uma técnica fundamental para qualquer jogo que queira
demonstrar sinais de uso de IA é a determinação de caminhos e
buscas pré-definidas.
• Uma vez que precisamos nos deslocar, desviar de obstáculos e
seguir rotas, a implementação dessa técnica é necessária.
• Existem diversas maneiras de implementarmos o uso de caminhos,
rotas e buscas. Isso depende do problema a ser resolvido e de
quantas entidades vamos associar ao jogo.
• Nos jogos onde os NPCs se deslocam, é necessário traçar um
caminho para que eles percorram, seja na busca do jogador, do
inimigo, de um ítem ou até mesmo para chegarem a uma outra
extremidade utilizando o menor caminho.
Inteligência Artificial
• No jogo exemplo, o NPC tem uma rota definida, enquanto
está no estado de Patrulha.
• A rota do NPC é pré-definida por pontos nas extremidades
da tela (x,y), que definem sua posição atual em um
movimento retangular.
px0,py0 px1,py1
px2,py2px3,py3
Início
Inteligência Artificial
• Neste caso, o melhor meio de definirmos os pontos do caminho é criando um
Array de coordenadas na tela.
private var m_points:Array = [ px0, py0, px1, py1, px2, py2, px3, py3 ];
- Onde px = coordenada X e py = coordenada Y na tela
• Como temos 4 (quatro) coordenadas x,y na tela, definimos um número
máximo de coordenadas a serem atingidas pelo NPC:
public static const MAX_POINTS_IN_PREDEFINED_PATH:int = 3; // 0 à 3 = 4 coordenadas
• A cada ponto do caminho pré-definido em que o NPC atinge, seu próximo
passo é olhar para o próximo ponto e caminhar até ele.
• Atingindo o próximo ponto, sua posição atual é incrementada e é verificado se
ele atingiu o número máximo de coordenadas. Caso a posição atual seja maior
que o número máximo de coordenadas, logo o NPC concluiu o fim de seu
destino e retorna a posição inicial.
Inteligência Artificial
• Traduzindo para o computador (AS3)
switch( m_state )
{
case Constants.STATE_PATROLLING:
{
// Caminha ate o proximo ponto do caminho pre-definido
lookAtPoint( m_points[m_currentPoint * 2], m_points[m_currentPoint * 2 + 1], false );
gotoPoint( m_points[m_currentPoint * 2], m_points[m_currentPoint * 2 + 1] );
// Se atingiu o ponto, passa para o proximo
if ( reached() )
{
m_currentPoint ++;
// Volta ao primeiro ponto do caminho caso tenha atingido o ultimo
if ( m_currentPoint > Constants.MAX_POINTS_IN_PREDEFINED_PATH )
{
m_currentPoint = 0;
}
}
}
//......
}
Agenda
• Introdução
• Tecnologia e demonstração
• Trigonometria
– Deslocando e rotacionando objetos
• Física
– Velocidade, aceleração e desaceleração
– Colisão radial
• Inteligência Artificial
– FSM (Máquina de estados)
– Percorrendo um caminho pré-definido
– Perseguindo e fugindo do jogador
• Referências
Inteligência Artificial
• A idéia de perseguir, fugir, ficar em alerta, entre outras
dentro do contexto de IA é feito através do uso de agentes.
• Os agentes são todos elementos que percebem o ambiente
que estão por meio de sensores e atuam por meio de
atuadores.
• Há muito o que estudar dentro dessa área, mas para nosso
mini curso, as técnicas de Perseguir e Fugir são bons
exemplos do uso de agentes.
Inteligência Artificial
• No jogo exemplo, o NPC inicia no estado de Patrolling
(Patrulha), enquanto o Player pode caminhar pela tela.
• Caso haja colisão entre os dois ( via colisão entre círculos,
explicado anteriormente ), o NPC começa a perseguir o
Player e entra no estado de Seeking ( Perseguindo ).
// Caso player colidiu com NPC, muda estado do NPC para seeking
if ( checkRadialCollision( m_player, Constants.COLLISION_RADIUS, m_enemy,
Constants.COLLISION_RADIUS ) && m_enemy.getState() != Constants.STATE_EVADING )
{
m_enemy.setState( Constants.STATE_SEEKING );
}
Inteligência Artificial
case Constants.STATE_SEEKING:
{
// Persegue o player
lookAtPoint( m_playerX, m_playerY, false );
gotoPoint( m_playerX, m_playerY );
}
• O NPC ficará no estado Perseguindo, até que o Player acerte o 3 ( três ) vezes.
// Verifica se tiro atingiu NPC
if ( checkRadialCollision( m_bullet, Constants.BULLET_RADIUS, m_enemy, Constants.BULLET_RADIUS ) )
{
m_enemyHits ++;
if ( m_enemyHits > 2 )
{
m_enemyHits = 0;
m_enemy.setState( Constants.STATE_EVADING );
}
m_bIsShooting = false;
m_bullet.x = -100;
m_bullet.y = -100;
}
Inteligência Artificial
• Depois de atingido, o NPC sai do estado de Perseguindo e entra no
estado de Evading ( Fugindo ).
• Enquanto o NPC está a uma certa distância do Player, ele continua
fugindo. No nosso exemplo, enquanto a distância for menor que
200 pixels, ele permance no estado de Evading.
px0,py0 px1,py1
px2,py2px3,py3
Início
Player
NPC: Evading
< 200px
Inteligência Artificial
• Quando a distância entre NPC e Player atingir mais de 200px, o NPC caminha até o
ponto pré-definido mais próximo e retorna ao estado de Patrolling ( Patrulha ).
• Nesse caso, m_currentPoint guarda a última posição do estado de Patrulha do NPC.
case Constants.STATE_EVADING:
{
// Calcula distancia entre player e NPC, se for menor que 200 pixels, continua fugindo
var distance:Number = Math.sqrt( ( m_playerX - this.x ) * ( m_playerX - this.x ) + ( m_playerY - this.y ) * ( m_playerY - this.y ) );
if ( distance < 200 )
{
lookAtPoint( m_playerX, m_playerY, true );
gotoPoint( m_playerX, m_playerY );
}
// Caso contrario, vai para o proximo ponto do caminha prdefinido e ao atingir o ponto,
// muda estado para patrulhando novamente
else
{
lookAtPoint( m_points[m_currentPoint * 2], m_points[m_currentPoint * 2 + 1], false );
gotoPoint( m_points[m_currentPoint * 2], m_points[m_currentPoint * 2 + 1] );
if ( reached() )
{
setState( Constants.STATE_PATROLLING );
}
}
}
//…..
Inteligência Artificial
• Como vimos, o NPC utiliza de uma forma básica o conceito
de FSM juntamente comas técnicas de IA de acordo com as
regras utilizadas.
• As técnicas utilizadas nessa aula podem ser aplicadas à
qualquer tipo de linguagem ou plataforma de
desenvolvimento, dadas modificações de sintaxe, regras e
performance.
Agenda
• Introdução
• Tecnologia e demonstração
• Trigonometria
– Deslocando e rotacionando objetos
• Física
– Velocidade, aceleração e desaceleração
– Colisão radial
• Inteligência Artificial
– FSM (Máquina de estados)
– Percorrendo um caminho pré-definido
– Perseguindo e fugindo do jogador
• Referências
Referências
• Artificial Intelligence for Games
– Ian Millington. Morgan Kaufmann, 2006
• Programming Game AI by Example
– Mat Buckland. Wordware Publishing, Inc., 2004
• Real-Time Collision Detection
– Christer Ericson. Morgan Kaufmann, 2005
• Real-Time Rendering, 3rd Edition
– Tomas Akenine-Möller, Eric Haines, Naty Hoffman.
AK Peters, 2008
Referências
• Inteligência Artificial
- Stuart Russell. Peter Norvig.
Elsevier, 2004
• Microsoft XNA Game Studio 3.0 Unleashed
- Chad Carter. Sams, 2009
Contato (editado)
• André Kishimoto
andre@kishimoto.com.br
• Rafael Oliveira Martins

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

09 problemas de grafos np-completos
09 problemas de grafos np-completos09 problemas de grafos np-completos
09 problemas de grafos np-completos
Yuri Passos
 
Aula19 visibilidade
Aula19 visibilidadeAula19 visibilidade
Aula19 visibilidade
Paulo Rijo
 
Atividades graphmatica( introd. trigonometria funções)
Atividades graphmatica( introd. trigonometria funções)Atividades graphmatica( introd. trigonometria funções)
Atividades graphmatica( introd. trigonometria funções)
Professorfranciscosimao
 
ANIMAÇÃO 3D EM COMPUTADOR
ANIMAÇÃO 3D EM COMPUTADORANIMAÇÃO 3D EM COMPUTADOR
ANIMAÇÃO 3D EM COMPUTADOR
Carlos Campani
 
Tutorial Java3D
Tutorial Java3DTutorial Java3D
Tutorial Java3D
Elaine Cecília Gatto
 
Slides de PDI 2009 - Raphael Update 5
Slides de PDI 2009 - Raphael Update 5Slides de PDI 2009 - Raphael Update 5
Slides de PDI 2009 - Raphael Update 5
Raphael Marques
 
Slides PDI 2009 Raphael versao4
Slides PDI 2009 Raphael versao4Slides PDI 2009 Raphael versao4
Slides PDI 2009 Raphael versao4
Raphael Marques
 
Manual winplot
Manual winplotManual winplot
Manual winplot
Franbfk
 
Derivada
DerivadaDerivada
Risco operacional
Risco operacionalRisco operacional
Risco operacional
Renato Vicente
 
Redes Neurais: classificação e regressão
Redes Neurais: classificação e regressãoRedes Neurais: classificação e regressão
Redes Neurais: classificação e regressão
Renato Vicente
 
Anatomia Comparativa de Modelos de Risco de Crédito
Anatomia Comparativa de Modelos de Risco de CréditoAnatomia Comparativa de Modelos de Risco de Crédito
Anatomia Comparativa de Modelos de Risco de Crédito
Renato Vicente
 
Risco de Crédito 3: KMV
Risco de Crédito 3: KMVRisco de Crédito 3: KMV
Risco de Crédito 3: KMV
Renato Vicente
 
JavaFX e Scala - Como Leite com Bolacha
JavaFX e Scala - Como Leite com BolachaJavaFX e Scala - Como Leite com Bolacha
JavaFX e Scala - Como Leite com Bolacha
Rafael Afonso
 
Centro de gravidade
Centro de gravidadeCentro de gravidade
Construção de gráficos experimentais
Construção de gráficos experimentaisConstrução de gráficos experimentais
Construção de gráficos experimentais
Cristiane Tavolaro
 
Derivadas direcionais
Derivadas direcionaisDerivadas direcionais
Derivadas direcionais
Franklin G Mendes
 
V@R Não-Linear
V@R Não-LinearV@R Não-Linear
V@R Não-Linear
Renato Vicente
 
Curvas de nível
Curvas de nívelCurvas de nível
Curvas de nível
fernando-tn
 
Redes Neurais: Processos Gaussianos
Redes Neurais: Processos GaussianosRedes Neurais: Processos Gaussianos
Redes Neurais: Processos Gaussianos
Renato Vicente
 

Mais procurados (20)

09 problemas de grafos np-completos
09 problemas de grafos np-completos09 problemas de grafos np-completos
09 problemas de grafos np-completos
 
Aula19 visibilidade
Aula19 visibilidadeAula19 visibilidade
Aula19 visibilidade
 
Atividades graphmatica( introd. trigonometria funções)
Atividades graphmatica( introd. trigonometria funções)Atividades graphmatica( introd. trigonometria funções)
Atividades graphmatica( introd. trigonometria funções)
 
ANIMAÇÃO 3D EM COMPUTADOR
ANIMAÇÃO 3D EM COMPUTADORANIMAÇÃO 3D EM COMPUTADOR
ANIMAÇÃO 3D EM COMPUTADOR
 
Tutorial Java3D
Tutorial Java3DTutorial Java3D
Tutorial Java3D
 
Slides de PDI 2009 - Raphael Update 5
Slides de PDI 2009 - Raphael Update 5Slides de PDI 2009 - Raphael Update 5
Slides de PDI 2009 - Raphael Update 5
 
Slides PDI 2009 Raphael versao4
Slides PDI 2009 Raphael versao4Slides PDI 2009 Raphael versao4
Slides PDI 2009 Raphael versao4
 
Manual winplot
Manual winplotManual winplot
Manual winplot
 
Derivada
DerivadaDerivada
Derivada
 
Risco operacional
Risco operacionalRisco operacional
Risco operacional
 
Redes Neurais: classificação e regressão
Redes Neurais: classificação e regressãoRedes Neurais: classificação e regressão
Redes Neurais: classificação e regressão
 
Anatomia Comparativa de Modelos de Risco de Crédito
Anatomia Comparativa de Modelos de Risco de CréditoAnatomia Comparativa de Modelos de Risco de Crédito
Anatomia Comparativa de Modelos de Risco de Crédito
 
Risco de Crédito 3: KMV
Risco de Crédito 3: KMVRisco de Crédito 3: KMV
Risco de Crédito 3: KMV
 
JavaFX e Scala - Como Leite com Bolacha
JavaFX e Scala - Como Leite com BolachaJavaFX e Scala - Como Leite com Bolacha
JavaFX e Scala - Como Leite com Bolacha
 
Centro de gravidade
Centro de gravidadeCentro de gravidade
Centro de gravidade
 
Construção de gráficos experimentais
Construção de gráficos experimentaisConstrução de gráficos experimentais
Construção de gráficos experimentais
 
Derivadas direcionais
Derivadas direcionaisDerivadas direcionais
Derivadas direcionais
 
V@R Não-Linear
V@R Não-LinearV@R Não-Linear
V@R Não-Linear
 
Curvas de nível
Curvas de nívelCurvas de nível
Curvas de nível
 
Redes Neurais: Processos Gaussianos
Redes Neurais: Processos GaussianosRedes Neurais: Processos Gaussianos
Redes Neurais: Processos Gaussianos
 

Destaque

Game Design para quem não é Game Designer
Game Design para quem não é Game DesignerGame Design para quem não é Game Designer
Game Design para quem não é Game Designer
André Kishimoto
 
Máquina de Estados: Controlando o jogo, do menu à IA
Máquina de Estados: Controlando o jogo, do menu à IAMáquina de Estados: Controlando o jogo, do menu à IA
Máquina de Estados: Controlando o jogo, do menu à IA
André Kishimoto
 
Desenvolvimento e Post-mortem - "Ataque às Mulheres"
Desenvolvimento e Post-mortem - "Ataque às Mulheres"Desenvolvimento e Post-mortem - "Ataque às Mulheres"
Desenvolvimento e Post-mortem - "Ataque às Mulheres"
André Kishimoto
 
Game Design para quem não é Game Designer (versão GameDays 2014)
Game Design para quem não é Game Designer (versão GameDays 2014)Game Design para quem não é Game Designer (versão GameDays 2014)
Game Design para quem não é Game Designer (versão GameDays 2014)
André Kishimoto
 
Game Design para quem não é Game Designer (versão revista e compactada - TDC2...
Game Design para quem não é Game Designer (versão revista e compactada - TDC2...Game Design para quem não é Game Designer (versão revista e compactada - TDC2...
Game Design para quem não é Game Designer (versão revista e compactada - TDC2...
André Kishimoto
 
Inteligência Artificial em Jogos Eletrônicos
Inteligência Artificial em Jogos EletrônicosInteligência Artificial em Jogos Eletrônicos
Inteligência Artificial em Jogos Eletrônicos
André Kishimoto
 
Exemplo de GDD
Exemplo de GDDExemplo de GDD
Exemplo de GDD
marcelinhoscf
 
Games as Zines - Um "novo" meio de expressão
Games as Zines - Um "novo" meio de expressãoGames as Zines - Um "novo" meio de expressão
Games as Zines - Um "novo" meio de expressão
André Kishimoto
 
Roteiro para Games
Roteiro para GamesRoteiro para Games
Roteiro para Games
Jogos Digitais, PUC - SP
 
Criação e Desenvolvimento de Personagens
Criação e Desenvolvimento de PersonagensCriação e Desenvolvimento de Personagens
Criação e Desenvolvimento de Personagens
Sabrina Carmona
 
Apostila Jogos
Apostila Jogos Apostila Jogos
Mecânica de jogos digitais: documentando com Behaviour Driven Developemnt (BD...
Mecânica de jogos digitais: documentando com Behaviour Driven Developemnt (BD...Mecânica de jogos digitais: documentando com Behaviour Driven Developemnt (BD...
Mecânica de jogos digitais: documentando com Behaviour Driven Developemnt (BD...
Potiguar Indie Games
 
Problemas na produção de jogos - Bounty Hunters
Problemas na produção de jogos - Bounty HuntersProblemas na produção de jogos - Bounty Hunters
Problemas na produção de jogos - Bounty Hunters
Jogos Digitais, PUC - SP
 
Problemas na produção de jogos - Dirty Control
Problemas na produção de jogos - Dirty ControlProblemas na produção de jogos - Dirty Control
Problemas na produção de jogos - Dirty Control
Jogos Digitais, PUC - SP
 
Ryan mc kenzie pres 2
Ryan mc kenzie pres 2Ryan mc kenzie pres 2
Ryan mc kenzie pres 2
TumblrIDS
 
les 5 planemodeling
les 5 planemodelingles 5 planemodeling
les 5 planemodeling
ICA - HAN
 
Curso Corona SDK - Módulo 1
Curso Corona SDK - Módulo 1Curso Corona SDK - Módulo 1
Curso Corona SDK - Módulo 1
Luiz Duarte
 
Lições Aprendidas na Aplicação de Critérios de Testes Funcionais Tradicionais...
Lições Aprendidas na Aplicação de Critérios de Testes Funcionais Tradicionais...Lições Aprendidas na Aplicação de Critérios de Testes Funcionais Tradicionais...
Lições Aprendidas na Aplicação de Critérios de Testes Funcionais Tradicionais...
Luana Lobão
 
SIEIDI 2015
SIEIDI 2015SIEIDI 2015
SIEIDI 2015
Petri Pekkarinen
 
1 game art creation pgs.en.2
1 game art creation pgs.en.21 game art creation pgs.en.2
1 game art creation pgs.en.2
PracowniaGier
 

Destaque (20)

Game Design para quem não é Game Designer
Game Design para quem não é Game DesignerGame Design para quem não é Game Designer
Game Design para quem não é Game Designer
 
Máquina de Estados: Controlando o jogo, do menu à IA
Máquina de Estados: Controlando o jogo, do menu à IAMáquina de Estados: Controlando o jogo, do menu à IA
Máquina de Estados: Controlando o jogo, do menu à IA
 
Desenvolvimento e Post-mortem - "Ataque às Mulheres"
Desenvolvimento e Post-mortem - "Ataque às Mulheres"Desenvolvimento e Post-mortem - "Ataque às Mulheres"
Desenvolvimento e Post-mortem - "Ataque às Mulheres"
 
Game Design para quem não é Game Designer (versão GameDays 2014)
Game Design para quem não é Game Designer (versão GameDays 2014)Game Design para quem não é Game Designer (versão GameDays 2014)
Game Design para quem não é Game Designer (versão GameDays 2014)
 
Game Design para quem não é Game Designer (versão revista e compactada - TDC2...
Game Design para quem não é Game Designer (versão revista e compactada - TDC2...Game Design para quem não é Game Designer (versão revista e compactada - TDC2...
Game Design para quem não é Game Designer (versão revista e compactada - TDC2...
 
Inteligência Artificial em Jogos Eletrônicos
Inteligência Artificial em Jogos EletrônicosInteligência Artificial em Jogos Eletrônicos
Inteligência Artificial em Jogos Eletrônicos
 
Exemplo de GDD
Exemplo de GDDExemplo de GDD
Exemplo de GDD
 
Games as Zines - Um "novo" meio de expressão
Games as Zines - Um "novo" meio de expressãoGames as Zines - Um "novo" meio de expressão
Games as Zines - Um "novo" meio de expressão
 
Roteiro para Games
Roteiro para GamesRoteiro para Games
Roteiro para Games
 
Criação e Desenvolvimento de Personagens
Criação e Desenvolvimento de PersonagensCriação e Desenvolvimento de Personagens
Criação e Desenvolvimento de Personagens
 
Apostila Jogos
Apostila Jogos Apostila Jogos
Apostila Jogos
 
Mecânica de jogos digitais: documentando com Behaviour Driven Developemnt (BD...
Mecânica de jogos digitais: documentando com Behaviour Driven Developemnt (BD...Mecânica de jogos digitais: documentando com Behaviour Driven Developemnt (BD...
Mecânica de jogos digitais: documentando com Behaviour Driven Developemnt (BD...
 
Problemas na produção de jogos - Bounty Hunters
Problemas na produção de jogos - Bounty HuntersProblemas na produção de jogos - Bounty Hunters
Problemas na produção de jogos - Bounty Hunters
 
Problemas na produção de jogos - Dirty Control
Problemas na produção de jogos - Dirty ControlProblemas na produção de jogos - Dirty Control
Problemas na produção de jogos - Dirty Control
 
Ryan mc kenzie pres 2
Ryan mc kenzie pres 2Ryan mc kenzie pres 2
Ryan mc kenzie pres 2
 
les 5 planemodeling
les 5 planemodelingles 5 planemodeling
les 5 planemodeling
 
Curso Corona SDK - Módulo 1
Curso Corona SDK - Módulo 1Curso Corona SDK - Módulo 1
Curso Corona SDK - Módulo 1
 
Lições Aprendidas na Aplicação de Critérios de Testes Funcionais Tradicionais...
Lições Aprendidas na Aplicação de Critérios de Testes Funcionais Tradicionais...Lições Aprendidas na Aplicação de Critérios de Testes Funcionais Tradicionais...
Lições Aprendidas na Aplicação de Critérios de Testes Funcionais Tradicionais...
 
SIEIDI 2015
SIEIDI 2015SIEIDI 2015
SIEIDI 2015
 
1 game art creation pgs.en.2
1 game art creation pgs.en.21 game art creation pgs.en.2
1 game art creation pgs.en.2
 

Semelhante a Conceitos Introdutórios de Física e IA para Jogos

Computacao grafica: transformadas geometricas - Parte 1
Computacao grafica: transformadas geometricas - Parte 1Computacao grafica: transformadas geometricas - Parte 1
Computacao grafica: transformadas geometricas - Parte 1
Elaine Cecília Gatto
 
Introduçao as derivadas
Introduçao as derivadasIntroduçao as derivadas
Introduçao as derivadas
vitorbaraky123
 
Computação Gráfica - Transformações Geométricas no Plano e no Espaço
Computação Gráfica - Transformações Geométricas no Plano e no EspaçoComputação Gráfica - Transformações Geométricas no Plano e no Espaço
Computação Gráfica - Transformações Geométricas no Plano e no Espaço
Tony Alexander Hild
 
Ciclo trigonometrico
Ciclo trigonometricoCiclo trigonometrico
Ciclo trigonometrico
ISJ
 
Criptografia com curva_eliptica_dbetoni
Criptografia com curva_eliptica_dbetoniCriptografia com curva_eliptica_dbetoni
Criptografia com curva_eliptica_dbetoni
drbetoni
 
Game physics
Game physicsGame physics
Game physics
xissburg
 
Informática educativa - história das funções com a web 2.0 - parte 2
Informática educativa - história das funções com a web 2.0 - parte 2Informática educativa - história das funções com a web 2.0 - parte 2
Informática educativa - história das funções com a web 2.0 - parte 2
Rafael Araujo
 
04. movimento em duas e três dimensões
04. movimento em duas e três dimensões04. movimento em duas e três dimensões
04. movimento em duas e três dimensões
leonardoenginer
 
Lista 1 - Robótica (Jim & Ronie)
Lista 1 - Robótica (Jim & Ronie)Lista 1 - Robótica (Jim & Ronie)
Lista 1 - Robótica (Jim & Ronie)
Jim Naturesa
 
Cinemática - Revisão 3ao Murialdo
Cinemática - Revisão 3ao MurialdoCinemática - Revisão 3ao Murialdo
Cinemática - Revisão 3ao Murialdo
feliprandi
 
Aula 7 - Funções Logarítmicas, Exponenciais e Trigonometricas
Aula 7 - Funções Logarítmicas, Exponenciais e TrigonometricasAula 7 - Funções Logarítmicas, Exponenciais e Trigonometricas
Aula 7 - Funções Logarítmicas, Exponenciais e Trigonometricas
Turma1NC
 
Aula_07_Complexidade_de_Algoritmos.ppt
Aula_07_Complexidade_de_Algoritmos.pptAula_07_Complexidade_de_Algoritmos.ppt
Aula_07_Complexidade_de_Algoritmos.ppt
ssuserd654cb1
 
Aula_07_Complexidade_de_Algoritmos (1).ppt
Aula_07_Complexidade_de_Algoritmos (1).pptAula_07_Complexidade_de_Algoritmos (1).ppt
Aula_07_Complexidade_de_Algoritmos (1).ppt
ssuserd654cb1
 
Algoritmos de Percurso Aplicados à Robótica
Algoritmos de Percurso Aplicados à RobóticaAlgoritmos de Percurso Aplicados à Robótica
Algoritmos de Percurso Aplicados à Robótica
Lucas Oliveira
 
Física i apontamentos teóricos - cinemática
Física i   apontamentos teóricos - cinemáticaFísica i   apontamentos teóricos - cinemática
Física i apontamentos teóricos - cinemática
Pedro Alves
 
Math
MathMath
Função quadrática
Função quadráticaFunção quadrática
Função quadrática
rosilemes
 
Física mru
Física  mruFísica  mru
Física mru
Adrianne Mendonça
 
Trigonometria e o triângulo retângulo
Trigonometria e o triângulo retânguloTrigonometria e o triângulo retângulo
Trigonometria e o triângulo retângulo
priscilahgo
 
2012espaço velocidade aceleração
2012espaço velocidade aceleração2012espaço velocidade aceleração
2012espaço velocidade aceleração
Péricles Penuel
 

Semelhante a Conceitos Introdutórios de Física e IA para Jogos (20)

Computacao grafica: transformadas geometricas - Parte 1
Computacao grafica: transformadas geometricas - Parte 1Computacao grafica: transformadas geometricas - Parte 1
Computacao grafica: transformadas geometricas - Parte 1
 
Introduçao as derivadas
Introduçao as derivadasIntroduçao as derivadas
Introduçao as derivadas
 
Computação Gráfica - Transformações Geométricas no Plano e no Espaço
Computação Gráfica - Transformações Geométricas no Plano e no EspaçoComputação Gráfica - Transformações Geométricas no Plano e no Espaço
Computação Gráfica - Transformações Geométricas no Plano e no Espaço
 
Ciclo trigonometrico
Ciclo trigonometricoCiclo trigonometrico
Ciclo trigonometrico
 
Criptografia com curva_eliptica_dbetoni
Criptografia com curva_eliptica_dbetoniCriptografia com curva_eliptica_dbetoni
Criptografia com curva_eliptica_dbetoni
 
Game physics
Game physicsGame physics
Game physics
 
Informática educativa - história das funções com a web 2.0 - parte 2
Informática educativa - história das funções com a web 2.0 - parte 2Informática educativa - história das funções com a web 2.0 - parte 2
Informática educativa - história das funções com a web 2.0 - parte 2
 
04. movimento em duas e três dimensões
04. movimento em duas e três dimensões04. movimento em duas e três dimensões
04. movimento em duas e três dimensões
 
Lista 1 - Robótica (Jim & Ronie)
Lista 1 - Robótica (Jim & Ronie)Lista 1 - Robótica (Jim & Ronie)
Lista 1 - Robótica (Jim & Ronie)
 
Cinemática - Revisão 3ao Murialdo
Cinemática - Revisão 3ao MurialdoCinemática - Revisão 3ao Murialdo
Cinemática - Revisão 3ao Murialdo
 
Aula 7 - Funções Logarítmicas, Exponenciais e Trigonometricas
Aula 7 - Funções Logarítmicas, Exponenciais e TrigonometricasAula 7 - Funções Logarítmicas, Exponenciais e Trigonometricas
Aula 7 - Funções Logarítmicas, Exponenciais e Trigonometricas
 
Aula_07_Complexidade_de_Algoritmos.ppt
Aula_07_Complexidade_de_Algoritmos.pptAula_07_Complexidade_de_Algoritmos.ppt
Aula_07_Complexidade_de_Algoritmos.ppt
 
Aula_07_Complexidade_de_Algoritmos (1).ppt
Aula_07_Complexidade_de_Algoritmos (1).pptAula_07_Complexidade_de_Algoritmos (1).ppt
Aula_07_Complexidade_de_Algoritmos (1).ppt
 
Algoritmos de Percurso Aplicados à Robótica
Algoritmos de Percurso Aplicados à RobóticaAlgoritmos de Percurso Aplicados à Robótica
Algoritmos de Percurso Aplicados à Robótica
 
Física i apontamentos teóricos - cinemática
Física i   apontamentos teóricos - cinemáticaFísica i   apontamentos teóricos - cinemática
Física i apontamentos teóricos - cinemática
 
Math
MathMath
Math
 
Função quadrática
Função quadráticaFunção quadrática
Função quadrática
 
Física mru
Física  mruFísica  mru
Física mru
 
Trigonometria e o triângulo retângulo
Trigonometria e o triângulo retânguloTrigonometria e o triângulo retângulo
Trigonometria e o triângulo retângulo
 
2012espaço velocidade aceleração
2012espaço velocidade aceleração2012espaço velocidade aceleração
2012espaço velocidade aceleração
 

Conceitos Introdutórios de Física e IA para Jogos

  • 1. Conceitos Introdutórios de Física e Inteligência Artificial para jogos André Kishimoto (Glu Mobile) Rafael Oliveira Martins (EA Mobile)
  • 2. Antes de começar... • O conteúdo desse mini-curso é uma pesquisa dos autores e não tem ligação com as empresas em que trabalham • As opiniões apresentadas são pessoais e não refletem a opinião, posição e/ou visão das empresas EA Mobile e Glu Mobile
  • 3. Agenda • Introdução • Tecnologia e demonstração • Trigonometria – Deslocando e rotacionando objetos • Física – Velocidade, aceleração e desaceleração – Colisão radial • Inteligência Artificial – FSM (Máquina de estados) – Percorrendo um caminho pré-definido – Perseguindo e fugindo do jogador • Referências
  • 4. Agenda • Introdução • Tecnologia e demonstração • Trigonometria – Deslocando e rotacionando objetos • Física – Velocidade, aceleração e desaceleração – Colisão radial • Inteligência Artificial – FSM (Máquina de estados) – Percorrendo um caminho pré-definido – Perseguindo e fugindo do jogador • Referências
  • 5. Introdução • Criamos esse mini-curso assumindo que o público já tenha familiaridade com programação • Dada a carga horária do mini-curso, tivemos que selecionar apenas alguns tópicos sobre Física e IA – Há muito mais a ser estudado e implementado sobre essas áreas, por isso listamos diversas referências no último slide • Embora importante, não nos atentamos à parte visual pois o foco desse mini-curso é a parte técnica
  • 6. Agenda • Introdução • Tecnologia e demonstração • Trigonometria – Deslocando e rotacionando objetos • Física – Velocidade, aceleração e desaceleração – Colisão radial • Inteligência Artificial – FSM (Máquina de estados) – Percorrendo um caminho pré-definido – Perseguindo e fugindo do jogador • Referências
  • 7. Tecnologia e demonstração • Para demonstrar os assuntos do mini-curso na prática, tivemos que adotar uma ferramenta, que no caso foi o Adobe Flash (e AS3.0) • No entanto, os conceitos podem ser aplicados em qualquer outra ferramenta e linguagem de programação – Anteriormente escrevemos o mesmo conteúdo em Java ME (mobile) e C++ para Windows • Optamos também por trabalhar em 2D ao invés de 3D, para simplificar o exemplo (novamente, os conceitos também se aplicam em 3D, dada as devidas modificações) • Quanto ao exemplo, reunimos todo o conteúdo do mini- curso em uma demo estilo shooter com vista top-down
  • 8. Agenda • Introdução • Tecnologia e demonstração • Trigonometria – Deslocando e rotacionando objetos • Física – Velocidade, aceleração e desaceleração – Colisão radial • Inteligência Artificial – FSM (Máquina de estados) – Percorrendo um caminho pré-definido – Perseguindo e fugindo do jogador • Referências
  • 9. Trigonometria • Grande parte dos jogos possuem objetos que se movimentam pela tela • Quando os movimentos são horizontais e verticais, não há grandes complicações em programar a movimentação – Basta alterar valores (x,y) de um objeto • Mas e quando os objetos podem ser rotacionados e devem seguir a direção para onde estão “olhando”? – É aqui que entra a trigonometria
  • 10. Trigonometria • Imaginem uma bala de canhão sendo atirada no espaço. O canhão possui uma certa direção, que é a rotação da sua base. • Na imagem abaixo, digamos que o ponto p seja a direção inicial do canhão • Queremos mover a mira do canhão para o ponto p’ • Reparem que há um círculo de raio h, indicando que a mira pode ser rota- cionada em 360 graus.
  • 11. Trigonometria • Notem também que há um triângulo retângulo formado pelos pontos (0, 0), (xp’, yp’) e (xp’, 0). A relação trigonométrica de um triângulo retângulo é (pela figura): – sin(ang) = a / h – cos(ang) = o / h – tan(ang) = o / a – (a = cateto adjacente, o = cateto oposto e h = hipotenusa)
  • 12. Trigonometria • Para resolver o problema da bala de canhão, usamos os valores de sin(ang) e cos(ang), pois através do seno e cosseno, conseguimos encontrar qualquer ponto no círculo, dado um determinado ângulo • Calculando alguns ângulos: – Ângulo (x, y) cos() sin() • 0 ou 360 (1, 0) 1 0 • 90 (0, 1) 0 1 • 180 (-1, 0) -1 0 • 270 (0, -1) 0 -1
  • 13. Trigonometria • Reparem nas colunas (x,y), sin() e cos() do slide anterior • Essa é a relação que os valores seno e cosseno possuem com a coordenada (x,y) de um ponto p: – cos(ang) equivale à coordenada x de p – sin(ang) equivale à coordenada y de p • Podemos adicionar uma velocidade ao deslocamento, multiplicando tanto cos() como sin() por um valor de velocidade
  • 14. Trigonometria • No exemplo desse mini-curso, a aplicação do que acabamos de ver pode ser conferido no clique de mouse (tiro) e na movimentação do NPC: // Desloca NPC baseado na direcao para onde ele esta olhando var angle:Number = Constants.DEG_TO_RAD * this.rotation; var deltaX:Number = m_velocityX * Math.cos( angle ); var deltaY:Number = m_velocityY * Math.sin( angle ); this.x += deltaX; this.y += deltaY;
  • 15. Trigonometria • Podemos realizar a operação contrária, isto é, a partir de duas coordenadas (x,y), queremos descobrir o ângulo de rotação de um objeto • Para isso, calculamos o arco tangente de dy/dx • atan2(y, x) é uma variação da função do arco tangente, recebendo dois parâmetros e considerando o sinal de dx e dy
  • 16. Trigonometria • O exemplo implementa a obtenção de um ângulo a partir da posição (x,y) do cursor do mouse com a posição (x,y) do player, para que o player seja rotacionado apontando sempre para o cursor do mouse: public function followMouseCursor() { var deltaX:Number = stage.mouseX - this.x; var deltaY:Number = stage.mouseY - this.y; var angle:Number = Math.atan2( deltaY, deltaX ); var rotation:Number = angle * Constants.RAD_TO_DEG; this.rotation = rotation; }
  • 17. Agenda • Introdução • Tecnologia e demonstração • Trigonometria – Deslocando e rotacionando objetos • Física – Velocidade, aceleração e desaceleração – Colisão radial • Inteligência Artificial – FSM (Máquina de estados) – Percorrendo um caminho pré-definido – Perseguindo e fugindo do jogador • Referências
  • 18. Física • Vimos que para movimentar um objeto pela tela, basta alterar sua posição (x,y), seguindo ou não a orientação do objeto • Durante a movimentação, os objetos possuem uma determinada velocidade, que é a razão da distância percorrida no espaço em uma determinada faixa de tempo (v = ds/dt) • Em Física, aprendemos que a velocidade é em metros/segundo, mas no computador podemos indicar a velocidade de um objeto por pixels/fps
  • 19. Física • Assim, no código que realiza o update do jogo a uma taxa de N fps, podemos aplicar uma velocidade para deslocar o objeto – No Flash o update pode ser feito em resposta ao evento ENTER_FRAME, e a taxa de fps é definida no projeto (.fla) • A nova posição s do objeto, dada uma velocidade v e tempo t é s(t) = s0 + (v * t) • Traduzindo para o computador (AS3): public function enterFrame() { // Aplica velocidade ao objeto this.x = this.x + m_velocityX; this.y = this.y + m_velocityY; }
  • 20. Física • O código anterior aplica uma velocidade constante ao objeto. Para alterar essa velocidade e assim aplicarmos uma aceleração ao objeto, podemos usar a equação de aceleração (a = dv/dt) • A nova velocidade v do objeto, dada uma aceleração a e tempo t é v(t) = v0 + (a * t) • Traduzindo para o computador (AS3): public function enterFrame() { // Aplica aceleração m_velocityX = m_velocityX + m_accelerationX; m_velocityY= m_velocityY + m_accelerationY; // Aplica velocidade ao objeto this.x = this.x + m_velocityX; this.y = this.y + m_velocityY; }
  • 21. Física • A desaceleração de um objeto pode ser vista como uma aceleração negativa • Dessa forma, basta aplicar uma força negativa à velocidade ou reduzir a aceleração e velocidade uma determinada porcentagem a cada passar de tempo • No exemplo, quando o jogador não está pressionando teclas de movimentação, reduzimos a aceleração e velocidade em 20%: public function enterFrame() { if( !m_isMoving ) { m_accelerationX = m_accelerationX * Constants.FRICTION; // FRICTION = 0.8 m_accelerationY = m_accelerationY * Constants.FRICTION; m_velocityX= m_velocityX * Constants.FRICTION; m_velocityY= m_velocityY * Constants.FRICTION; } }
  • 22. Agenda • Introdução • Tecnologia e demonstração • Trigonometria – Deslocando e rotacionando objetos • Física – Velocidade, aceleração e desaceleração – Colisão radial • Inteligência Artificial – FSM (Máquina de estados) – Percorrendo um caminho pré-definido – Perseguindo e fugindo do jogador • Referências
  • 23. Física • A colisão entre objetos nos jogos nada mais é que um problema matemático: intersecções de figuras geométricas que podem ser calculadas e resolvidas através de algumas equações • Existem diversas maneiras para detectar colisões, como interseção de duas retas, reta com retângulo, reta com círculo, intersecção de dois retângulos (talvez o mais comum), dois círculos, retângulo e círculo, polígonos, etc. – A escolha do método de colisão depende da forma dos objetos do jogo
  • 24. Física • Para o exemplo, escolhemos o método de colisão entre dois círculos: – Dado dois círculos nas coordenadas A(x1, y1) e B(x2, y2) de raio r1 e r2, respectivamente, a intersecção entre eles ocorre quando a distância entre seus centros é menor ou igual a soma de seus raios: – (x2 – x1)2 + (y2 – y1)2 <= (r1 + r2)2 public function checkRadialCollision(objA:MovieClip, radiusA:Number, objB:MovieClip, radiusB:Number):Boolean { var distX:Number = objB.x - objA.x; var distY:Number = objB.y - objA.y; var radius:Number = radiusA + radiusB; return( distX * distX + distY * distY <= radius * radius ); }
  • 25. Agenda • Introdução • Tecnologia e demonstração • Trigonometria – Deslocando e rotacionando objetos • Física – Velocidade, aceleração e desaceleração – Colisão radial • Inteligência Artificial – FSM (Máquina de estados) – Percorrendo um caminho pré-definido – Perseguindo e fugindo do jogador • Referências
  • 26. Inteligência Artificial • Geralmente trabalhamos com sequências de entradas, ações e transições que definem a progressão de qualquer tipo de jogo ou aplicativo. • Para gerenciar essas transições usamos o conceito de FSM (Finite State Machines), onde definimos quais estados utilizaremos e como definimos a ordem em que eles estarão ativos ou inativos. • Um exemplo de aplicação de FSM em um jogo pode ser dado pela transição: Tela do Título -> Menu -> Novo Jogo -> Fim de Jogo -> Menu
  • 27. Inteligência Artificial • Uma questão comum no desenvolvimento de jogos é, “Como posso estruturar meu jogo?”. • Uma maneira eficaz e concreta para resolver isso seria pensar no seguinte cenário: 1. O jogo é carregado e a tela inicial ou de título aparece. 2. O jogador aperta Start/Enter e a tela de título é removida, dando vez a tela do menu principal. 3. O jogador escolhe Iniciar Jogo, a tela do menu é removida e um sub-menu aparece. 4. O sub-menu mostra uma mensagem de que o jogo é Demo, e o jogador pode comprar o jogo ou jogar a versão limitada. 5. O jogador aceita a mensagem, o sub-menu é removido e a tela de carregar o jogo aparece. 6. Após o carregamento do jogo, a tela de carregar fica inativa e a tela de jogo é exibida. 7. Durante o jogo, o jogador pressiona o botão Start e a tela de pausa assume o controle.
  • 28. Inteligência Artificial • Em nosso jogo exemplo, utilizamos em dois momentos o uso de FSM, o primeiro é: Tela de Jogo e Tela de Pausa. • Podemos tornar o fluxo do jogo mais complexo, utilizando uma estrutura maior, como citado anteriormente.
  • 29. Inteligência Artificial • O comportamento do NPC é o segundo momento em que usamos o conceito de FSM. NPC Patrolling Seeking Evading //Patrulhando //Perseguindo //Fugindo
  • 30. Agenda • Introdução • Tecnologia e demonstração • Trigonometria – Deslocando e rotacionando objetos • Física – Velocidade, aceleração e desaceleração – Colisão radial • Inteligência Artificial – FSM (Máquina de estados) – Percorrendo um caminho pré-definido – Perseguindo e fugindo do jogador • Referências
  • 31. Inteligência Artificial • Uma técnica fundamental para qualquer jogo que queira demonstrar sinais de uso de IA é a determinação de caminhos e buscas pré-definidas. • Uma vez que precisamos nos deslocar, desviar de obstáculos e seguir rotas, a implementação dessa técnica é necessária. • Existem diversas maneiras de implementarmos o uso de caminhos, rotas e buscas. Isso depende do problema a ser resolvido e de quantas entidades vamos associar ao jogo. • Nos jogos onde os NPCs se deslocam, é necessário traçar um caminho para que eles percorram, seja na busca do jogador, do inimigo, de um ítem ou até mesmo para chegarem a uma outra extremidade utilizando o menor caminho.
  • 32. Inteligência Artificial • No jogo exemplo, o NPC tem uma rota definida, enquanto está no estado de Patrulha. • A rota do NPC é pré-definida por pontos nas extremidades da tela (x,y), que definem sua posição atual em um movimento retangular. px0,py0 px1,py1 px2,py2px3,py3 Início
  • 33. Inteligência Artificial • Neste caso, o melhor meio de definirmos os pontos do caminho é criando um Array de coordenadas na tela. private var m_points:Array = [ px0, py0, px1, py1, px2, py2, px3, py3 ]; - Onde px = coordenada X e py = coordenada Y na tela • Como temos 4 (quatro) coordenadas x,y na tela, definimos um número máximo de coordenadas a serem atingidas pelo NPC: public static const MAX_POINTS_IN_PREDEFINED_PATH:int = 3; // 0 à 3 = 4 coordenadas • A cada ponto do caminho pré-definido em que o NPC atinge, seu próximo passo é olhar para o próximo ponto e caminhar até ele. • Atingindo o próximo ponto, sua posição atual é incrementada e é verificado se ele atingiu o número máximo de coordenadas. Caso a posição atual seja maior que o número máximo de coordenadas, logo o NPC concluiu o fim de seu destino e retorna a posição inicial.
  • 34. Inteligência Artificial • Traduzindo para o computador (AS3) switch( m_state ) { case Constants.STATE_PATROLLING: { // Caminha ate o proximo ponto do caminho pre-definido lookAtPoint( m_points[m_currentPoint * 2], m_points[m_currentPoint * 2 + 1], false ); gotoPoint( m_points[m_currentPoint * 2], m_points[m_currentPoint * 2 + 1] ); // Se atingiu o ponto, passa para o proximo if ( reached() ) { m_currentPoint ++; // Volta ao primeiro ponto do caminho caso tenha atingido o ultimo if ( m_currentPoint > Constants.MAX_POINTS_IN_PREDEFINED_PATH ) { m_currentPoint = 0; } } } //...... }
  • 35. Agenda • Introdução • Tecnologia e demonstração • Trigonometria – Deslocando e rotacionando objetos • Física – Velocidade, aceleração e desaceleração – Colisão radial • Inteligência Artificial – FSM (Máquina de estados) – Percorrendo um caminho pré-definido – Perseguindo e fugindo do jogador • Referências
  • 36. Inteligência Artificial • A idéia de perseguir, fugir, ficar em alerta, entre outras dentro do contexto de IA é feito através do uso de agentes. • Os agentes são todos elementos que percebem o ambiente que estão por meio de sensores e atuam por meio de atuadores. • Há muito o que estudar dentro dessa área, mas para nosso mini curso, as técnicas de Perseguir e Fugir são bons exemplos do uso de agentes.
  • 37. Inteligência Artificial • No jogo exemplo, o NPC inicia no estado de Patrolling (Patrulha), enquanto o Player pode caminhar pela tela. • Caso haja colisão entre os dois ( via colisão entre círculos, explicado anteriormente ), o NPC começa a perseguir o Player e entra no estado de Seeking ( Perseguindo ). // Caso player colidiu com NPC, muda estado do NPC para seeking if ( checkRadialCollision( m_player, Constants.COLLISION_RADIUS, m_enemy, Constants.COLLISION_RADIUS ) && m_enemy.getState() != Constants.STATE_EVADING ) { m_enemy.setState( Constants.STATE_SEEKING ); }
  • 38. Inteligência Artificial case Constants.STATE_SEEKING: { // Persegue o player lookAtPoint( m_playerX, m_playerY, false ); gotoPoint( m_playerX, m_playerY ); } • O NPC ficará no estado Perseguindo, até que o Player acerte o 3 ( três ) vezes. // Verifica se tiro atingiu NPC if ( checkRadialCollision( m_bullet, Constants.BULLET_RADIUS, m_enemy, Constants.BULLET_RADIUS ) ) { m_enemyHits ++; if ( m_enemyHits > 2 ) { m_enemyHits = 0; m_enemy.setState( Constants.STATE_EVADING ); } m_bIsShooting = false; m_bullet.x = -100; m_bullet.y = -100; }
  • 39. Inteligência Artificial • Depois de atingido, o NPC sai do estado de Perseguindo e entra no estado de Evading ( Fugindo ). • Enquanto o NPC está a uma certa distância do Player, ele continua fugindo. No nosso exemplo, enquanto a distância for menor que 200 pixels, ele permance no estado de Evading. px0,py0 px1,py1 px2,py2px3,py3 Início Player NPC: Evading < 200px
  • 40. Inteligência Artificial • Quando a distância entre NPC e Player atingir mais de 200px, o NPC caminha até o ponto pré-definido mais próximo e retorna ao estado de Patrolling ( Patrulha ). • Nesse caso, m_currentPoint guarda a última posição do estado de Patrulha do NPC. case Constants.STATE_EVADING: { // Calcula distancia entre player e NPC, se for menor que 200 pixels, continua fugindo var distance:Number = Math.sqrt( ( m_playerX - this.x ) * ( m_playerX - this.x ) + ( m_playerY - this.y ) * ( m_playerY - this.y ) ); if ( distance < 200 ) { lookAtPoint( m_playerX, m_playerY, true ); gotoPoint( m_playerX, m_playerY ); } // Caso contrario, vai para o proximo ponto do caminha prdefinido e ao atingir o ponto, // muda estado para patrulhando novamente else { lookAtPoint( m_points[m_currentPoint * 2], m_points[m_currentPoint * 2 + 1], false ); gotoPoint( m_points[m_currentPoint * 2], m_points[m_currentPoint * 2 + 1] ); if ( reached() ) { setState( Constants.STATE_PATROLLING ); } } } //…..
  • 41. Inteligência Artificial • Como vimos, o NPC utiliza de uma forma básica o conceito de FSM juntamente comas técnicas de IA de acordo com as regras utilizadas. • As técnicas utilizadas nessa aula podem ser aplicadas à qualquer tipo de linguagem ou plataforma de desenvolvimento, dadas modificações de sintaxe, regras e performance.
  • 42. Agenda • Introdução • Tecnologia e demonstração • Trigonometria – Deslocando e rotacionando objetos • Física – Velocidade, aceleração e desaceleração – Colisão radial • Inteligência Artificial – FSM (Máquina de estados) – Percorrendo um caminho pré-definido – Perseguindo e fugindo do jogador • Referências
  • 43. Referências • Artificial Intelligence for Games – Ian Millington. Morgan Kaufmann, 2006 • Programming Game AI by Example – Mat Buckland. Wordware Publishing, Inc., 2004 • Real-Time Collision Detection – Christer Ericson. Morgan Kaufmann, 2005 • Real-Time Rendering, 3rd Edition – Tomas Akenine-Möller, Eric Haines, Naty Hoffman. AK Peters, 2008
  • 44. Referências • Inteligência Artificial - Stuart Russell. Peter Norvig. Elsevier, 2004 • Microsoft XNA Game Studio 3.0 Unleashed - Chad Carter. Sams, 2009
  • 45. Contato (editado) • André Kishimoto andre@kishimoto.com.br • Rafael Oliveira Martins