Úvod

Základní myšlenku tetrisu (wikipedia) zná bezpochyby každý. Myšlenka Alexeye Pajitnova dává dokonalou možnost na procvičení programátorského umu a v mém případě taky k vylepšení Quinty.

Programovací jazyk: C++
Nestandartní knihovny: SDL
Poznámka: hra je vybudována na enginu Quinty v1.0.0

Stavební prvky

Základní struktury použité ve hře jsou Tetroid (pro popsání "kostky") a World (třída, která mimo jiné zastřešuje herní oblast).
Struktura Tetroid:

struct Tetroid
{
    int    posX;
    int    posY;
    int    block[4][4][4];
    int    width;
    int    height;
    int    color;
    int    angle;
};

Význam jednotlivých proměných:
posX, posY: pozice kostky vzhledem k herní oblasti (použito u padající kostky)
block[4][4][4]: v poli uchovávám pozice jednotlivých částí kostky pro všechny 4 možné směry natočení (máme 4 směry; každá kostka je definovaná polem 4x4)
width, height: šířka výška kostky
color: index barvy
angle: uchovává úhel kostky (0, 1, 2, 3)

Index barvy (color) udává pozici z následujícího obrázku:

Číslo v proměné úhel (angle) udává násobky 45ti stupňů.

Následuje fragment třídy Word, který má na starosti základní práci s herní oblastí.

class World: public GameEngine
{
public:
    // Constructor(s)/Destructor
    World();
    virtual ~World();
 
    // General methods
    void    CreateArea(int width, int height, int square_dimensoin, int x, int y);
    void    SetAreaPics(char* border);
    void    BlitAreaBounds();
    void    BlitArea();
 
    ...
 
private:
    // Member variables
    int**            m_area;
    int              m_area_x;
    int              m_area_y;
    int              m_area_width;
    int              m_area_height;
    int              m_square_dimension;
    Image*           m_area_border;
 
    ...
};

Popis třídy (relevantních proměných a metod):
Jak je vidět třída World dědí od třídy GameEngine, která poskytuje základní funkcionalitu enginu.
Dynamické dvourozměrné pole (m_area) uchovává hrací oblast, definovanou šířkou (m_area_width) a výškou (m_area_height). Dále je uchovávána pozice (m_area_x; m_area_y), velikost čtverečku vyznačujícího hranici herní oblasti (m_square_dimension) a referenci na samotný obrázek čtverečku (m_area_border).
Metoda CreateArea slouží k vytvoření dynamické hrací plochy a SetAreaPics k nastavení obrázku okraje.

Další zajímavá metoda třídy World je SetTetroids().

void World::SetTetroids()
{
    Tetroid tetroids[m_number_tetroids] =
    {
        {
            0,
            0,
            {
                {
                    {1,0,0,0},
                    {1,1,1,0},
                    {0,0,0,0},
                    {0,0,0,0}
                },
                {
                    {0,1,0,0},
                    {0,1,0,0},
                    {1,1,0,0},
                    {0,0,0,0}
                },
                {
                    {1,1,1,0},
                    {0,0,1,0},
                    {0,0,0,0},
                    {0,0,0,0}
                },
                {
                    {1,1,0,0},
                    {1,0,0,0},
                    {1,0,0,0},
                    {0,0,0,0}
                }
            },
            3,
            2,
            0,
            0
        },
 
        ...
 
    }
}

Všechny dílčí proměnné jsou nastaveny na výchozí hodnotu. Trojrozměrné pole block je pro každý útvar a jeho úhel nastaveno jednoduchým způsobem - 1: plné pole, 0: prázdné pole. Tímto způsobem jsou nastaveny a uloženy všechny tvary.

Algoritmy

Základní funkčnost je v podstatě dost jednoduchá:

Pokud je pod aktivním (padajícím) tvarem místo, posuň ho o jednu kostičku dolů. Pokud se kostička dotkne vrchní hrany hrací plochy, hra končí.

V případě vstupu od uživatele je nutné provádět další kontroly:

Jestli tvar neopustí herní plochu (ať už posunem, nebo důsledkem rotace) a jestli rotací nedochází k dalším kolizím.

Jako první uvedu zdrojový kód obsluhy klávesnice.

void World::GE_HandleKeys()
{
    m_keys = GE_GetKeyState();
 
    if (m_keys[GEK_ESCAPE] == GE_PRESSED) GE_Exit();
 
    if (m_keys[GEK_RIGHT] == GE_PRESSED)
        if (GetFallTetroidCollision(1,0) == false) MoveFallTetroid(1,0);
 
    if (m_keys[GEK_LEFT] == GE_PRESSED)
        if (GetFallTetroidCollision(-1,0) == false) MoveFallTetroid(-1,0);
 
    if ((m_up_key++ > 1) && (m_keys[GEK_UP] == GE_PRESSED))
    {
        if (GetFallTetroidCollision(0,0,true) == false) RotateFallTetroid();
        m_up_key = 0;
    }
 
    if (m_keys[GEK_DOWN] == GE_PRESSED) m_count = 3;
}

Názvy metod určují jejich použití. Poněkud nejasné mohou být proměnné m_up_key a m_count. Obě slouží k nastavení určité prodlevy a to tak, že uměle protahují (popř. zkracují) pauzu mězi dvěma akcema. První proměnná m_up_key hlídá, aby nebyla akce otočení kostky tak citlivá a m_count hlídá určitou prodlevu pro padání aktivní kostky (po stisku šipky dolů se nastaví na hodnotu, která způsobí ignorování prodlevy). Jinak se proměnná m_count iteruje každým průchodem hlavního cyklu hry.

Přesouváme se ke klíčové metodě celé hry.

void World::GE_MainFunction()
{
    if (m_count++ == 3)
    {
        if (GetFallTetroidCollision(0,1) == false)
            MoveFallTetroid(0,1);
        else
        {
            if (GetUpCollision()) GE_Exit();
            GenerateFallTetroid();
            GenerateNextTetroid();
        }
 
        m_count = 0;
    }
}

Jako první zkoumáme, zda se kostka může posunout dolů. Pokud ano, posuneme ji.

Následuje metoda na určování kolizí.

bool World::GetFallTetroidCollision(int x_move, int y_move, bool rotate)
{
    // Bounds
    if (rotate) IncFallTetroidAngle();
 
    if ((y_move>0) || rotate)
        if ( (m_fall_tetroid.posY + m_fall_tetroid.height > m_area_height) && (rotate)
                || (m_fall_tetroid.posY + m_fall_tetroid.height == m_area_height) && (rotate == false) )
        {
            if (rotate) DecFallTetroidAngle();
            SeatFallTetroid();
            return true;
        }
 
    if ((x_move>0) || rotate)
        if ( (m_fall_tetroid.posX + m_fall_tetroid.width > m_area_width) && (rotate)
                || (m_fall_tetroid.posX + m_fall_tetroid.width == m_area_width) && (rotate == false) )
        {
            if (rotate) DecFallTetroidAngle();
            return true;
        }
 
    if (x_move<0)
        if (m_fall_tetroid.posX == 0)
        {
            if (rotate) DecFallTetroidAngle();
            return true;
        }
 
    //**************************************************************
 
    if (rotate) DecFallTetroidAngle();
 
    EraseFallTetroid();
 
    if (rotate) IncFallTetroidAngle();
 
    int index;
 
    for (int i = 0; i < 4; i++)
        for (int o = 0; o < 4; o++)
        {
            index = GetAddress(i+y_move,o+x_move);
            if ((index < 0) || (m_area[index] < 1)) continue;
 
            if (m_fall_tetroid.block[m_fall_tetroid.angle][i][o] == 1)
            {
                if ((x_move == 0) && (rotate == false))
                {
                    if (rotate) DecFallTetroidAngle();
                    SeatFallTetroid();
                    return true;
                }
 
                if (rotate) DecFallTetroidAngle();
                MoveFallTetroid(0,0);
                return true;
            }
        }
 
    if (rotate) DecFallTetroidAngle();
 
    return false;
}

I když je metoda relativně dlouhá, její pochopení by neměl být problém. V první části se řeší kolize s okrajem (ať už vlivem rotace či posunu) a ve druhé pak kolize s už spadanýma kostkama.

Závěrečná poznámka: text berte pouze jako inspiraci a nastínění možného řešení. Celá hra vznikla pouze jako testovací projekt mého enginu. Určitě se dá spousta věcí vylepšit a spousta udělat jinak, ale v této chvíli už pracuji na nečem jiném a s Boxfall tím pádem končím. Zdrojové kódy nedám k dispozici, veškeré podstané části jsou v článku.

 
/*
  TOP SECRET Microsoft (c) Code
  Project: Chicago(tm)
  Projected release-date: Summer 1998
*/
 
 #include "win31.h"
 #include "win95.h"
 #include "evenmore.h"
 #include "oldstuff.h"
 #include "billrulz.h"
 #define INSTALL = HARD
 
 static char make_prog_look_big[8000000];
 
 void main()
 {
    while(!CRASHED)
    {
         display_copyright_message();
         display_bill_rules_message();
         do_nothing_loop();
 
         if (first_time_installation)
         {
            make_unusable_swapfile_in_megabytes(100);
            do_nothing_loop();
            totally_screw_up_ext2_file_system();
            search_and_destroy_the_rest_of_linux();
            hang_system();
         }
 
         write_something(anything);
         display_copyright_message();
         do_nothing_loop();
         do_some_stuff();
 
         if (still_not_crashed)
         {
             display_copyright_message();
             do_nothing_loop();
             basically_run_windows_3.1();
             do_nothing_loop();
             do_nothing_loop();
         }
     }
 
     if (detect_cache())
        disable_cache();
 
     if (fast_cpu())
     {
         set_wait_states(lots);
         set_mouse(speed, very_slow);
         set_mouse(action, jumpy);
         set_mouse(reaction, sometimes);
     }
 
    /* printf("Welcome to Windows 3.11"); */
    /* printf("Welcome to Windows 95"); */
    printf("Welcome to Windows 98");
 
    if (system_ok())
    {
          blue_screen_of_death(random_err());
          crash(to_dos_prompt);
    }
    else
         system_memory = open("a:\swp0001.swp", O_CREATE);
 
    while(something)
    {
         sleep(50);
         get_user_input();
         sleep(50);
         act_on_user_input();
         sleep(100);
 
         for (int i = 1; i <= get_time(); i++)
           blue_screen_of_death(random_err());
    }
    create_general_protection_fault();
}
 

Slash and Michael Jackson - Black or white and Beat it

Tyto notoricky známé songy určitě znají všichni. V následujícím videu máte výbornou live-verzi, ve které Michaelovi asistuje na kytaru Slash (Guns N' roses).

BB King / Gary Moore - The Thrill is Gone

Výborný song B.B. Kinga The thrill is gone, v live-verzi spolu s Gary Moorem.

Architecture In Helsinki - Heart It Races

Podařený song i velmi nápaditý klip.

Cindy Gomez - Time Only Knows

Píseň známá především ze skvělé hry Prince Of Persia - Sands of time.

Wohnout - Vrátnej

Věčná klasika .

Visací zámek - Známka Punku

Naprosto kultovní kousek od Visacího zámku.

Horkýže slíže - R'n'B Soul

Ke konci článku dávám opravdovou perlu. Někým je píseň považována za ubohost, někým za dokonalou parodii .

Účinkovali
Vít Kozák - herold
Tomáš Peterek - sir Thomas von Dámtipětku z Chémopolis
Martin Swatzina - don Martinius los Bastardos dela Banka z Ukrutovic
Lukaš Staněk - baron Lukas Knopoviz z Velkopopovických Kozlic
Roman Kreuziger - lord Romanius von Všechnychcu z Něvěstkovic
Václav Svěrák - spanilá Brundhilda

Na začátku cviční jsem dával především pozor na správné dýchání. Když už jsem si byl jistý, že si tělo zvyklo, všímal jsem si pohybu nohou, boků a rukou. Zároveň jsem se snažil dávat pozor na to, aby byl každý můj sek „opravdovým“ sekem a ne jen pouhým máchnutím, či přemístěním bokenu z bodu A do bodu B. Vůbec netuším, jak dlouho mi trvalo toto vše zautomatizovat, neboť přehled o čase jsem ztratil hned na začátku (přesně řečeno, jsem se ani nepokoušel čas sledovat). Ovšem v té chvíli, už jsem neměl potřebu sledovat pohyby těla, ale veškerou pozornost věnoval mysli. Kontroly pohybů byly čím dál méně časté a v pozdějších fázích mi každá taková způsobila výpadek z tempa. Naštěstí nešlo o nic kritického a téměř ihned jsem se zase chytil .

Mysl jsem držel čistou a prázdnou. Cvičil jsem v místě, na kterém byla přímo proti mně, na zdi pověšená papírová bota. Ta se stala mým předmětem zájmu a po nějakou dobu sloužila jako bod, na který jsem upjal svou pozornost a relaxoval. Když už jsem se cítil dostatečně uvolněný, začala má mysl létat pryč. Chvílemi jsem na bojišti přímo uprostřed bitvy zápolil se samuraji, chvílemi bojoval s imaginárním protivníkem, nebo třeba z nebe pozoroval ubíhající louky a lesy pode mnou. Tyto imaginace ovšem začaly pozvolna ustupovat a já vyzkoušel zaměřit pozornost na nějaký konkrétní problém. Toto se ovšem ukázalo jako zcela nemožné. Kdykoliv jsem se pokusil řešit věci typu příprava na zkoušku, nebo v hlavě vyřešit pracovní úkol, jako kdybych narazil do zdi. Měl jsem pocit, že můžu přímo slyšet, jak mi mysl říká „Ne, tohle neberu“. Prostě jsem se dostal do fáze, kdy naprosto nejpřijatelnější a v podstatě jediný možný stav byl nemyslet na nic a nechat vše plynout tak jak to je.

Tak jsem naprosto uvolněný cvičil, bez pocítění únavy či nudy (věřím, že pro lidi, kteří toto nikdy nezažili, může znít fráze „hodinu v kuse sekat“ cekem nudně ) uslyšel zvonek ohlašující konec hodiny a nevěřil, že už je to tady. Plynule jsme přešli na posledních sto seků, u kterých se postupně zvyšovala rychlost a pak už vrátili bokeny k pasu.

V první chvíli se mi podlomila kolena, ale to byla jen prvotní reakce na změnu pohybu. Cítil jsem se báječně, prostě lépe než před tréninkem. Necítil jsem únavu či bolest, jen vychutnával chvíli a poté s ostatníma usedl do kruhu. Chvíli jsme klábosili a jedli výborné suši. Fotka na konec vše zapečetila a nám už teď zůstávají jen vzpomínky na tuto výbornou akci.

P.S.: kromě vzpomínek zůstávají i viditelné stopy, jako např. v mém případě puchýře na dlaních a na chodidlech .

Základní charakteristika

Cílem je zapouzdřit nestandartní knihovny do jednolitého a soudržného celku a navíc co nejvíce zjednodušit tvorbu her napsáním stále se opakujících rutin. Programátor tedy nebude muset řešit věci kolem, ale může se zaměřit na hru jako takovou.

Hlavní důvod je ovšem ten, že jsem v podstatě nikdy nic většího nedotáhl do konce. A to mě začalo štvát . Vždy jsem narazil na nějákém mezi-problém po jehož vyřešení už klidně mohlo následovat dokončení hry (doladění příběhu, návrh levelů, vybrání spritů, ...), jenže už na to prostě nezbyl čas ani chuť. Rozhodl jsem se tedy tyto žrouty časy zpracovat do takové formy, abych se kdykoliv kdy dostanu nápad mohl pustit opravdu do tvorby hry a né věcí, které jsou často zcela stejné. Motivací budiž blog Kloonigames, jehož autor chrlí jednu zábavnou hru za druhou a to zjevně na programátorsky stejných základech.

Pracovní název enginu je Quinty. Jestli mu toto jméno zůstane i do budoucna je ve hvězdách . Ve zdrojácích prozatím používám prosté GameEngine a prefix GE_.

Aktuální situace

Programovací jazyk: C++
Nestandartní knihovny: SDL, SDL_image, SDL_ttf

Engine vyvýjím postupně s použitím principů různých her. Rozhodl jsem se následovat článek 'How do I make games?' A Path to Game Development a pracovat na nich ve zmíněném pořadí. Začínám tedy tetrisem a vždy když vidím něco obecně použitelného z jeho myšlenky, zahrnu to do Quinty. Poté budu pokračovat přes další hry dál a dál ...

Tetris jsem dokončil, teď už přidělávám další vychytávky. Napadlo mě pár invencí, které by mohly hru oživit (sbírání bonusů; panáček který vběhne na scénu a ustřelí kus padající kostky; laser, který zničí i řadu která není zcela zaplněná; atd.), což sebou přineslo mimo jiné další věci zahrnutelné do enginu.

V součastnosti Quinty zapouzdřuje pouze pár SDL knihoven pro práci s grafikou a textem. Následující diagram ukazuje v součastnosti implementované prvky a jejich vzájemný vztah.

Do budoucna mám v plánu přidat SDL_mixer na práci se zvuky a hudbou a fyzikální knihovnu Box2D. V součastnosti nejintenzivněji zpracovávám systém spritů, což bude tématem některého z dalších článků.

Nástroje

Následující nástroje denně používám a jsem s nimi velmi spokojen

IDE, kompilátor a debugger
Toto je samozřejmě neoddiskutovatelné. IDE jako takové sice nepotřebujete (to ovšem znamená, že se bez něj sotva obejdete ), ale kompilátor zcela určitě, stejně jako debugger.
Pro C/C++ můžu vřele doporučit Code::blocks spolu s MinGW (pro windows).

Textový editor
Jistě v mnohých situacích oceníte také pořádný textový editor. PSPad zvládá mimo běžného zpracování textu i zvýraznění syntaxe určitých typů souborů s možností definovat vlastní pravidla zvýraznění, HEX editor, nastavení kódování a mnoho dalšího.

Dokumentace
Stačí když ve svých zdrojových kódech budete držet určitý systém psaní komentářů, aby mohl nástroj Doxygen automaticky vygenerovat dokumentaci a to v mnoha formátech (HTML, Latex, RTF, XML, PDF, ...). Umí i velmi dobře vykreslit příslušné UML diagramy a celkový výstup vypadá velmi přehledně a funkčně. Pro snadnější práci můžete použít i intuitivní GUI.

Reversní inženýrství
Někdy můžete potřebovat prostředek, který dokáže disassemblovat a umožní dále analyzovat váš binární soubor. K tomu můžete použít OllyDbg. Jako příklad práce s programem můžete vzít toto.

UML
Výborná pomůcka je také UML kreslítko. StarUML umí generovat kód přímo z diagramů a to do jazyků C++, C# a Java. Navíc dokáže i opačný proces, tedy generovat diagramy přímo z kódu.

SVN
Naprostá nutnost při práci několika lidí na jednom projektu. Mohu doporučit versovací systém TortoiseSVN.

Pár slov na závěr

Článek alespoň zhruba nastiňuje a dává přehled o současné situaci vhodných freeware programů. Pokud máte pocit, že jsem na něco zapomněl, klidně to napište do komentáře.