Введение в разработку игр для Windows 8 с использованием XNA и MonoGame

Как вы наверное заметили, в нашем блоге появился ряд материалов, которые раскрывают азы создания прикладных приложений WinRT для Windows 8. В данной серии статей будет рассказано о том как вы можете создавать игровые приложения WinRT на языке C#.

Если вы интересовались вопросом создания игр для WinRT то наверняка знаете о том что единственный путь который предлагает Visual Studio 2012 это DirectX. Это очень мощная технология, требует знаний С++, и в целом скорее является низкоуровневым API для работы с интенсивной графикой, ее изучение требует времени. Если вы делаете первые шаги, то куда проще использовать более высокоуровневые библиотеки. Но в силу молодости платформы пока существует не так уж много игровых и физических движков, тем не менее их список пополняется. Вот некоторые из них:

• EaselJS
• ImpactJS
• Construct2
• Delta Engine
• Unigine
• Ogre Engine
• Cocos2D
• Bepu Physics
• Jitter Physics
• Box2DX
• Monogame
• SharpDX

Последние два – SharpDX и MonoGame заслуживают отдельного внимания. SharpDX является оберткой над DirectX и позволяет работать с этой технологией из .NET а так же поддерживает WinRT. Еще более интересным является то что MonoGame – кроссплатформенный порт библиотеки XNA так же работает на WinRT.
XNA это популярная библиотека для Windows, Xbox360 и Windows Phone, с помощью которой созданы тысячи игр. Благодаря тому что MonoGame не поменял основные области видимости, перенос с XNA не требует больших изменений в существующем коде приложений.

Конфигурируем среду

Для того чтобы начать разрабатывать игры для WinRT на MonoGame вам необходимо сконфигурировать Visual Studio 2012 и установить на компьютер необходимые компоненты для компиляции проекта. Конечно вы можете скачать уже собранные версии SharpDX и MonoGame но лучше скачать исходные файлы этих библиотек, собрать их локально. Это позволит в дальнейшем осуществлять детальную отладку и повысит ваше понимание того как работает MonoGame.

Если вы решили пойти легким путем то вот ссылки: sharpdx.org/download/ (или в Package Manager console наберите Install-Package SharpDX) и monogame.codeplex.com/releases/view/96421

Если же вы хотите собрать все сами

:
Создаем каталог в котором у нас будут лежать исходные файлы библиотек. Например D:Gamedev

1. Устанавливаем Git: msysgit.github.com/
2. Запускаем Git Bash (консоль git) и заходим в каталог D:Gamedev
3. Получаем исходники SharpDX: git clone https://github.com/sharpdx/SharpDX
4. Получаем исходники MonoGame: git clone https://github.com/mono/MonoGame
5. Запускаем Visual Studio 2012 x86 Native Command Line Tools (найдите поиском по слову Native в стартовом экране)
6. Заходим в каталог cd D:GamedevSharpDX и командуем MakeSharpDX.cmd win8 build примерно через 3-4 минуты у вас соберется SharpDX и в каталоге D:gamedevsharpdxBinStandard-winrt будут расположены бинарные сборки
7. Теперь нам надо сконфигурировать и скомпилировать проект MonoGame. Для этого с помощью Visual Studio 2012 открываем проект D:gamedevMonoGameMonoGame.Framework.Windows8.sln сейчас MonoGame не знает где расположены собранные сборки SharpDX и показывает в референсах ошибки:
   
8. В свойствах проекта (контекстное меню на проекте, Properties) в разделе Reference Paths указываем путь D:gamedevsharpdxBinStandard-winrt
9. Компилируем проект, после чего у вас появится сборка D:gamedevMonoGameMonoGame.FrameworkbinReleaseMonoGame.Framework.Windows8.dll
10. Устанавливаем шаблоны проектов MonoGame в Visual Studio. Для этого скопируйте файлы из каталога D:gamedevMonoGameProjectTemplatesVisualStudio2012 в каталог C:UsersUSERNAMEDocumentsVisual Studio 2012TemplatesProjectTemplatesVisual C#Mono после чего перезапускаем Visual Studio и создаем на базе этого шаблона проект:
    
11. Не забываем так же указать Reference Paths для вновь созданного проекта D:gamedevMonoGameMonoGame.FrameworkbinRelease

После чего компилируем и запускаем проект. Поздравляем, вы создали свое первое приложение MonoGame для WindowsRT. Хотя выглядит оно пока совсем просто, чистый голубой экран, так как ничего не делает и ничего кроме фона не рисует.

    public class Game1 : Game
    {
        GraphicsDeviceManager _graphics;
        SpriteBatch _spriteBatch;
 
        public Game1()
        {
            _graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
            Content.RootDirectory = "Content";
        }
 
        ///Инициализация
        protected override void Initialize()
        {
            base.Initialize();
        }
 
        /// загрузка игровых ресурсов
        protected override void LoadContent()
        {
            _spriteBatch = new SpriteBatch(GraphicsDevice);
           //Content.Load<SpriteFont>...
        }
 
        protected override void UnloadContent()
        {
        }
 
        /// логика игры
        protected override void Update(GameTime gameTime)
        {
            base.Update(gameTime);
        }
 
        /// отрисовка игры
        protected override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
            base.Draw(gameTime);
        }
    }

Что дальше

Если вы совсем не знакомы с XNA то попробуйте поискать по ключевому слову XNA tutorial материалы в интернет. Существует очень много статей которые поясняют азы программирования графики на базе этой технологии. Так же вы можете скачать пример платформера CastleX который запускается на Windows 8.

Это классический платформер в котором игрок прыгает, лазает и собирает какие-то нужные по сюжету вещи, заодно пытаясь уберечься от всевозможных опасностей.
Пока эта игра еще не полностью поддерживается Windows 8 так как в ней нет важных компонент. Внесены только минимальные изменения, по сравнению с Windows, которые позволили запустить это приложение под WinRT.
В каталоге Assets игры Castle X находится множество файлов необходимых для работы – это графика, звуковые эффекты и уровни. Многие из этих файлов имеют необычное расширение XNB.

Одной из сложностей с которой придется неизбежно столкнуться при разработке игр для MonoGame является отсутствие поддержки Content Pipeline. В XNA 4.0 и дополнении для Visual Studio 2010 существовал набор расширений которые запаковывали графические и звуковые ресурсы игры в специальный формат данных XNB. В Visual Studio 2012 такого расширения нет, поэтому рекомендованный путь это дополнительно установить Visual Studio 2010 и XNA Game Studio 4.0 Refresh так же обязательно установите обновление для XNA Runtime под платформу Windows 8 Desktop.
Далее вы сможете собирать ресурсы в VS2010 или использовать стороннюю утилиту XNA Content Compiler

Как устроена игра CastleX

Программная логика игры начинается с концепции отображаемых экранов. Существует несколько типов экранов ( их классы находятся в фолдере /View/Screens/), например экран заставки, экран проигрывания демо, экран уровня, экран игрового меню и так далее. Управляет экранами специальный класс ScreenManager унаследованый от типа DrawableGameComponent который регистрируется при старте приложения.

Components.Add(screenManager);

В методе Update главного класса игры осуществляется изменение состояния менеджера экранов которые в зависимости от обработанных событий влияют на то что видит игрок.
Сам ScreenManager отображает себя в методе Draw, логика которого очевидна из кода:

        public override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            ViewPort = GraphicsDevice.Viewport;
 
            foreach (GameScreen screen in screens)
            {
                if (screen.ScreenState == ScreenState.Hidden)
                    continue;
                try
                {
                    SpriteBatch.Begin();
                }
                catch { }
                screen.Draw(gameTime, SpriteBatch);
                try
                {
                    SpriteBatch.End();
                }
                catch { }
            }
        }

Сами экраны в свою очередь занимаются обработкой пользовательского ввода в методе HandleInput и своим собственным отображением в зависимости от тех событий которые были обработаны.

Экран уровня игры

Основной экран уровня игры содержит объект «текущий уровень» в переменной level зависящей от того где находится игрок. Уровни подгружаются динамически. В методе Draw самого экрана осуществляется передача вызова уже методу Draw самого уровня (leve.Draw) а так же отображается информационная панель с количеством жизней, собранных ключей — DrawHud(gameTime, spriteBatch);

Уровень игры

Сам уровень представляет собой массив объектов Tile которые могут находиться в различных слоях, указывающих порядок их отображения (что поверх чего):

        private Tile[,] tiles;
        private Layer[] layers;

Обьекты Tile в свою очередь могут быть чем угодно – дверью, кусочком кирпичной стены, водой. Тайлы так же могут быть прозрачными и по сути такие тайлы являются триггерами, так как тайл по мимо всего прочего обрабатывает коллизии – важный элемент игры:

    public enum TileCollision
    {
        /// <summary>
        /// Проходной тайл, который не мешает передвижению игрока
        /// </summary>
        Passable = 0,
 
        /// <summary>
        /// Не проходной тайл сквозь который нельзя пройти
        /// </summary>
        Impassable = 1,
 
        /// <summary>
        /// Тайл платформы, через который можно пройти со всех сторон кроме верха
        /// </summary>
        Platform = 2,
 
        /// <summary>
        /// лестница, особый случай
        /// </summary>
        Ladder = 3
    }

Еще у тайла есть текстура – собственно то что будет отображаться на экране, подгружаемая через метод content.Load<>().
Так же на уровне присутствуют и другие объекты, которые взаимодействуют с тайлами и сами с собой — анимированные тайлы, персонаж игрока, монстры, ключи, сердечки.

Сам уровень целиком закодирован в текстовом файле. Различные символы означают разные типы тайлов и объектов в их начальном состоянии:

####################
X4001.................!..
.x2..EG0102...............!X1003.

##L.######..########
##L.........#C.C.C.C.C.C.X3003.
##L.......N..#C.C.C.C.C.Cx5..
##L.......EG0102..########
##L....N..#####......
##L...EG0102.......#.....X2003.
##L..####....#....x4..
##L..........#W....##
##L...N....N...#....##
##L...EG0102......i#www###
#############www####
wwwwwwwwwwwwwww#####
X6001wwwwwwwwwwwwwww#####
wx6wwwwwwwwwwwww######
2!2!2!2!2!2!2!2!2!2!
tit.Platforms and ghosts
des.Face your first enemies inside the castle!
Layer2.Bricks.Bricks.Bricks


Например L – это лестница, E – опасный персонаж, С – монетка,! – непроходной тайл, и так далее. Все коды можно найти в методе LoadTile(char tileType, int x, int y, String code)

Обработка их состояния и позиции обьектов осуществляется в методе Level::Update. Например в этом методе может быть обработано нажатие клавиши влево, обьект игрока переместится на тайл двигающейся платформы, будет обработана коллизия с этим тайлом (поменяются свойства объекта игрока)

        private void UpdateMovingItems(GameTime gameTime)
        {
            if (MovingItemsAreActive)
            {
                for (int i = 0; i < MovingItems.Count; ++i)
                {
                    MovingItem movingItem = MovingItems[i];
                    movingItem.Update(gameTime);
 
                    if (movingItem.PlayerIsOn)
                    {
                        //двигаем персонаж игрока если он стоит на двигающейся платформе   
                        screenManager.Player.Position += movingItem.Velocity;
                    }
                }
            }
        }  

В игре нет какого то особого физического движка, объекты у которых нужно рассчитывать физику, присутствуют методы которые влияют на их свойства (координаты, цвет, и.т.п.) Вот например как рассчитывается позиция объекта который падает:

       
        private void ApplyPhysics(GameTime gameTime)
        {
            float elapsed = (float)gameTime.ElapsedGameTime.TotalSeconds;
            if (isFalling)
            {
                velocity.Y = MathHelper.Clamp(velocity.Y + GravityAcceleration * elapsed, -MaxFallSpeed, MaxFallSpeed);
                Position += velocity * elapsed;
            }
        }

После того как были осуществлены все обработки событий и изменены свойства объектов, наступает момент отображения уровня в методе Draw(), который просто рисует все объекты что есть на уровне:

            DrawTiles(spriteBatch);
            foreach (Item item in items)
                item.Draw(gameTime, spriteBatch);
            foreach (MultipleStateItem item in multipleStateItems)
                item.Draw(gameTime, spriteBatch);
            foreach (AnimatedItem item in animatedItems)
                item.Draw(gameTime, spriteBatch);
            foreach (FallingTile FallingTile in FallingTiles)
                FallingTile.Draw(gameTime, spriteBatch);
            foreach (Exit exit in exits)
                exit.Draw(gameTime, spriteBatch);
            foreach (Boss boss in bosses)
                boss.Draw(gameTime, spriteBatch);

В целом код игры и его логика достаточно очевидны. Потратив совсем немного времени можно разобраться как все работает.

Что дальше

Поскольку код игры, по сравнению с оригинальной версией изменен весьма незначительно, и только с целью обеспечить совместимость c WinRT и MonoGame, в этом приложении требуются дополнительные изменения:

• Поддержка сохранения состояния игры в local application storage.
• Подсистема сохранения файлов. Из за этого сейчас отключен редактор уровей
• Поддержка Multitouch и управления касаниями
• Обязательный экран privacy policy

Эти компоненты будут рассмотрены и доработаны в следующем посте.
Ссылка на проект работающий в Windows 8 и оригинальную игру — в случае если вы решите поменять XNB файлы (графику и звуки).

Автор: dmandreev

Источник