Розробка ігрових застосувань - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Програма навчальної дисципліни

Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Силабус освітнього компонента «Розробка ігрових застосувань» складено відповідно до освітньої програми підготовки бакалаврів «Інтегровані інформаційні системи» спеціальності 126 – Інформаційні системи та технології.

Мета навчальної дисципліни

Основною метою дисципліни “Розробка ігрових застосувань” є надання системних знань про:

• види, технології, програмні платформи і ітеровані середовища розробки ігрових застосувань на прикладах Unity;
• організацію і склад групи розробників, способи монетизації, споріднені технології ігрових застосувань;
• програмну архітектуру і сучасні технології ігрових застосувань (ІЗ);
• про мінімально-потрібний обсяг знань мови програмування для розробки ІЗ;
• основи програмної архітектури програмного “двигуна” ІЗ;
• структуру і загальні принципи побудови дизайну ІЗ;
• елементи логіки ІЗ.

Предмет навчальної дисципліни

процес розробки ІЗ.

Програмні результати навчання, на формування та покращення яких спрямована дисципліна:

Знання: • видів ігрових застосувань, їх особливості, історію, рейтинги, комерційний рівень, способи монетизації; • основи математичного супроводження і елементів штучного інтелекту розробки ІЗ; • сучасні технології ігрових застосувань, переваги і недоліки різних технологій; • мови програмування, що використовуються як скрипти для розробки ігрових застосувань, переваги і недоліки різних мов програмування; • досконале знання одній з мов програмування для розробки ІЗ, типові патерни, що використовуються у галузі ІЗ; • основи програмної архітектури програмного “двигуна” ІЗ, різні види “двигунів”, їх переваги та недоліки, досконале знання одного з них; • механізми побудови графічного інтерфейсу і дизайну; • основи логіки комп'ютерної гри; • основи технології підготовки до релізу.

Уміння: • самостійно розробляти комп'ютерну гру з використанням однієї з обраних технологій; • використовувати математичне супроводження для розробки ІЗ; • розробляти дизайн, керувати розробкою дизайну комп'ютерної гри ; • здійснювати монетизацію рішень, тестувати і підтримувати розроблене ІЗ.

Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Пререквізити

Вміти користуватися комп’ютером на рівні адміністратора, вміти працювати з віртуальними машинами (створювати, налаштовувати, модифікувати), базові знання в області теорії множин, вміти будувати Use-Case моделі для подальшої можливості аналізувати та прогнозувати майбутній функціонал застосування для якого, власне, і буде проєктуватися будь-яка реляційна база даних.

Постреквізити

вміти розробляти, організовувати розробку ІЗ.

Зміст навчальної дисципліни

Очна форма

Лекційні заняття

Тема 1. Основи комп'ютерного рушія та види комп'ютерних ігор та елементи штучного інтелекту.
Тема 2. Створення концепції гри та проведення бізнес аналізу Тема 3. Основи програмної технології створення комп'ютерних ігор та елементи штучного інтелекту. Тема 4. Програмна архітектура скриптів ігрового рушія. Тема 5. Програмна складова комп'ютерної гри на базі рушія (Unity, Unreal Engine 5) на базі простої сцени 3D (2D). Тема 6. Типові патерни для програмування комп'ютерних ігор. Тема 7. Математичні моделі рушія Unity (або Unreal Engine за вибором) і реалізація фізичних моделей. Тема 8. Художнє оформлення ігрового простору у системі 3D і створення музичної емоційної складової і монетизація гри. Тема 9. Художнє оформлення ігрового простору у системі 3D (2D) і створення музичної емоційної складової.

Лабораторні заняття

Лабораторна робота 1. Дослідження базового патерну ігрового рушія Unity на прикладі двовимірної технології та елементи штучного інтелекту. Лабораторна робота 2. Дослідження базового патерну ігрового рушія Unity на прикладі тривимірного ігрового застосунку. Лабораторна робота 3. Дослідження типових патернів у скриптах ігрового застосунку. Лабораторна робота 4. Документування концепції гри. Лабораторна робота 5. Базові складові ігрового застосунку та елементи штучного інтелекту. Лабораторна робота 6. Бізнесова складова ігрового застосунку. Лабораторна робота 7. Мережеві елементи ігрового застосунку. Лабораторна робота 8. Основи штучного інтелекту гри і інтерфейсу користувача гри.

Заочна форма

Лекційні заняття

• Не передбачено.

Лабораторні заняття

• Не передбачено.

Навчальні матеріали та ресурси

Базова література

1. Проектування і створення ігрових додатків : навчальний посібник для студентів спеціальностей 122 "Комп'ютерні науки" та 151 "Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології", спеціалізація "Системна інженерія" / І.В. Гребеннік, Є.В. Губаренко, О.В. Хряпкін ; Міністерство освіти і науки України, Харківський національний університет радіоелектроніки.

• Харків : ХНУРЕ, 2018. - 116 с. https://opac.kpi.ua/F/TGBM1YMEAMP6IG62PPLJB5C8I4KHMAMGRS9N597H4GFGXX3RCX04524?func=full-set-set&set_number=008290&set_entry=000002&format=999

2. Software production and game modeling methods : collective monograph / V.B. Kyselov, V.I. Domnich, M.H. Medvediev, O.M. Muliava ; V.I. Vernadsky Taurida National University. - Lviv :Toruń : Liha-Pres, 2019. - 176 с. https://opac.kpi.ua/F/TGBM1YMEAMP6IG62PPLJB5C8I4KHMAMGRS9N597H4GFGXX3RCX04402?func=full-set-set&set_number=008290&set_entry=000001&format=999 Додаткова:
3. Проектування комп’ютерних ігор для навчання : навчальний підручник /Т.А. Лугова, О.А. Блажко. – Одеса : ФОП «Побута». – 2018. – 212 с.
4. Технології розробки комп’ютерних ігор: довідник модуля. / В.C. Бреславець.- X.: «Друкарня Мадрид», 2018. - 162 с.

Допоміжна література

1. Unity 3D UI Essentials by Simon Jackson.
2. Game Programming Patterns by Robert Nystrom.
3. Creating E-Learning Games with Unity by David Horachek.
4. Learn Unity for 2D Game Development by Alan Thorn.
5. Unity for Architectural Visualization by Stefan Boeykens.
6. Вилучено
7.  Вилучено 
8. https://unity.com
9. https://www.unrealengine.com/en-US/
10. https://blog.studica.com/how-to-setup-github-with-unity-step-by-step-instructions
11. https://uk.wikipedia.org/wiki/Жанри_відеоігор
12. https://dtf.ru/gamedev/5375-opisanie-ciklov-igry-primery-i-sovety
13. https://www.epravda.com.ua/rus/publications/2018/09/11/640413
14. https://www.epravda.com.ua/publications/2021/11/26/680153/
15. https://docs.unity3d.com/ru/530/Manual/ExecutionOrder.html

Навчальний контент

Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Очна форма

Лекційні заняття (36 годин)

Лабораторні заняття (18 годин)

Заочна форма

Лекційні заняття

Лабораторні заняття

Самостійна робота студента/аспіранта

Очна форма (66 годин)

Заочна форма

Політика та контроль

Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог, які ставляться перед студентом:

• відвідування лекційних та лабораторних занять є обов’язковою складовою вивчення матеріалу;
• на лекції викладач користується власним презентаційним матеріалом; відпрацьовує практичну частину на віртуальній машині з встановленою відповідною РСУБД; використовує гугл-диск для викладання матеріалу поточної лекції, додаткових ресурсів, лабораторних робіт та інше; викладач відкриває доступ до певної директорії гугл-диска для скидання електронних лабораторних звітів та відповідей на МКР;
• на лекції заборонено відволікати викладача від викладання матеріалу, усі питання, уточнення та ін. студенти задають в кінці лекції у відведений для цього час;
• лабораторні роботи захищаються у два етапи – перший етап: студенти виконують завдання на допуск до захисту лабораторної роботи; другий етап – захист лабораторної роботи. Бали за лабораторну роботу враховуються лише за наявності електронного звіту;
• модульні контрольні роботи пишуться на лекційних заняттях без застосування допоміжних засобів (мобільні телефони, планшети та ін.); результат пересилається у файлі до відповідної директорії гугл-диску;
• заохочувальні бали виставляються за: активну участь на лекціях; участь у факультетських та інститутських олімпіадах з навчальних дисциплін, участь у конкурсах робіт, підготовка оглядів наукових праць; презентацій по одній із тем СРС дисципліни тощо. Кількість заохочуваних балів не більше 10;
• .

Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Рейтинг студента з дисципліни складається з балів, що він отримує за:

• виконання безкоштовних курсів;
• виконання та захист 7 лабораторних робіт;
• виконання модульних контрольних робіт (МКР);
• заохочувальні бали.

Система рейтингових балів та критерії оцінювання

Експрес-контрольні роботи

• «відмінно» – повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації) – 5 балів;
• «добре» – достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації) або повна відповідь з незначними недоліками – 4 балів;
• «задовільно» – неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформації) та незначні помилки – 1-3 бали;
• «незадовільно» – відповідь не відповідає вимогам до «задовільно» – 0 балів.

Лабораторні роботи

• «відмінно», повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 90% потрібної інформації) та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 10/9 балів;
• «добре», достатньо повна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 75% потрібної інформації) та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 8/7 бали;
• «задовільно», неповна відповідь на питання під час захисту (не менш ніж 60% потрібної інформації), незначні помилки та оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 6/4 бал;
• «незадовільно», незадовільна відповідь та/або не оформлений належним чином електронний протокол до лабораторної роботи – 0/3 балів.

За кожне заняття запізнення з поданням лабораторної роботи до захисту від встановленого терміну оцінка знижується на 1 бал.

Модульні контрольні роботи

• «відмінно», повна відповідь (не менш ніж 90% потрібної інформації) – 9-10 балів;
• «добре», достатньо повна відповідь (не менш ніж 75% потрібної інформації), або повна відповідь з незначними помилками – 7-8 балів;
• «задовільно», неповна відповідь (але не менш ніж 60% потрібної інформації) та незначні помилки – 5-6 бали;
• «незадовільно», незадовільна відповідь (неправильний розв’язок задачі), потребує обов’язкового повторного написання в кінці семестру – 0-4 балів.

Заохочувальні бали

• за виконання творчих робіт з кредитного модуля (наприклад, участь у факультетських та інститутських олімпіадах з навчальних дисциплін, участь у конкурсах робіт, підготовка оглядів наукових праць тощо); за активну роботу на лекції (питання, доповнення, зауваження за темою лекції, коли лектор пропонує студентам задати свої питання) 1-2 бали, але в сумі не більше 10;
• презентації по СРС – від 1 до 5 балів.

Міжсесійна атестація

За результатами навчальної роботи за перші 7 тижнів максимально можлива кількість балів – 37 балів (2 лабораторні, МКР-1, 2 експрес-контрольні, 7 заохочувальних балів). На першій атестації (8-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менший ніж 15 балів.

За результатами 13 тижнів навчання максимально можлива кількість балів – 53 балів (4 лабораторні, МКР-2, 2 експрес-контрольні, 13 заохочувальних балів). На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менший ніж 25 балів.

Максимальна сума вагових балів контрольних заходів протягом семестру складає:

RD = 7*r_лаб+2*r_мкр+5*r_ек + (r_з - r_ш)=7*10+2*10+2*5+ (r_з - r_ш)=100 + (r_з - r_ш), де r_лаб – бал за лабораторну роботу (0…10); r_мкр – бал за написання МКР (0…10); r_ек – бал за написання експрес-контрольної роботи (0…5); r_з – заохочувальні бали за активну участь на лекціях, презентації, участь в олімпіадах, конкурсі роботи, наукові роботи за тематикою дисципліни (0…10); r_зш – штрафні бали.

Залік

Умовою допуску до екзамену є зарахування всіх лабораторних робіт, написання обох модульних контрольних робіт та стартовий рейтинг не менше 18 балів. За умови виконання всіх умов допуску до екзамену передбачене автоматичне зарахування дисципліни при кількості балів 60 чи більше.

На екзамені студенти виконують письмову контрольну роботу. Кожен білет містить два теоретичних запитання (завдання) і два практичних завдання та одне тестове. Перелік теоретичних питань наведений у додатках 1 та 2. Кожне запитання (завдання) оцінюється у 10 балів.

У разі, якщо студент відмовляється від автоматичного зарахування дисципліни (бал не влаштовує студента), то студент пише 50-бальну роботу, причому стартовий бал буде прирівнений до 50.

Система оцінювання питань

• «відмінно», повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації) – 9/10 балів;
• «добре», достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації, або незначні неточності) – 8/7 балів;
• «задовільно», неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформації та деякі помилки) – 2-6 балів;
• «незадовільно», незадовільна відповідь – 0/1 балів.

Сума набраних балів RD або балів за екзаменаційну роботу переводиться до залікової оцінки згідно з таблицею:

Таблиця 1. Переведення рейтингових балів до оцінок за університетською шкалою

Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

• Програма підготовки до заліку наведена в Додатку 1;
• на початку семестру викладач аналізує існуючі курси по тематиці дисципліни та пропонує пройти відповідні безкоштовні курси студентам. Після отриманням студентом сертифікату проходження дистанційних чи онлайн курсів за відповідною тематикою, викладач закриває відповідну частину курсу (лабораторні чи лекції) за попередньою домовленістю з групою.

Робочу програму навчальної дисципліни (Силабус):

Складено доцент кафедри інформаційних систем та технологій ФІОТ, к.т.н., Катін Павло Юрійович

Ухвалено кафедрою інформаційних систем та технологій ФІОТ (протокол № 21 від 29.06.2023 р.)

Погоджено Методичною комісією факультету (протокол № 11 від 29.06.2023 р.)

Додаток 1 - Програма підготовки до заліку

1. Основні елементи середовища розробки Unity3d та бібліотеки штучного інтелекту.
2. Текстури і матеріали. Управління редактором ландшафтів.
3. Методика і практика створення текстур.
4. Методика і практика додавання нових текстур в проект.
5. Основи створення ландшафту на Terrain, навести приклади.
6. Технологія розміщення гравця на ландшафті.
7. Приклад створення скриптів.
8. Застосування скриптів до ігрового персонажу.
9. Застосування скриптів до елементів сцени.
10. Патерни скриптів у ігрових застосуваннях.
11. Архітектура і приклад використання у ігрових застосуваннях патерну Command.
12. Патерни поведінки у контексті ігрових застосувань. Архітектура і приклад використання у ігрових застосуваннях Bytecode.
13. Архітектура і приклад використання у ігрових застосуваннях патерну Flyweight.
14. Патерни поведінки у контексті ігрових застосувань. Архітектура і приклад використання у ігрових застосуваннях Subclass Sandbox.
15. Архітектура і приклад використання у ігрових застосуваннях патерну Prototype.
16. Патерни поведінки у контексті ігрових застосувань. Архітектура і приклад використання у ігрових застосуваннях Type Object.
17. Архітектура і приклад використання у ігрових застосуваннях патерну Singleton.
18. Патерни поведінки у контексті ігрових застосувань. Архітектура і приклад використання у ігрових застосуваннях Decoupling Patterns.
19. Обґрунтування використання у ігрових застосуваннях патерну State.
20. Архітектура і приклад використання у ігрових застосуваннях патерну State та включення елементів штучного інтелекту.
21. Структура скриптів патерну Game Loop.
22. Структура скриптів патерну Double Buffer.
23. Структура скриптів патерну Update Method.
24. Приклади елементарних скриптів руху у Unity3d.
25. Створення асертів і використання готових асертів у Asset store.
26. Методи розробки і тестування скриптів для ігрового персонажу. Тригери.
27. Особливості роботи з CharacterController.
28. Інтерфейс користувача і створення меню гри.
29. Анімація. Використання готових анімацій і створення власних анімацій.
30. Основи роботи з 2D іграми. Технологія створення 2D ігор.

[1] Методичною радою університету – для загальноуніверситетських дисциплін.