Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành bằng unity

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA TIN HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRÒ CHƠI THỦ THÀNH BẰNG UNITY Giảng viên hướng dẫn: ThS PHẠM DƯƠNG THU HẰNG Nhóm sinh viên: NGUYỄN SONG BẢO KHIÊM MSSV: 312022131135 Lớp sinh hoạt: 13CNTT Ngành: CỬ NHÂN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Khoa: KHOA TIN HỌC ĐÀ NẴNG, 04/2017 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Tin học quý thầy cô giảng dạy công tác trường Đại học Sư Phạm - Đại học Đà Nẵng truyền đạt kiến thức quý báu cho em năm học vừa qua Đặt biệt, em xin chân thành cảm ơn cô ThS Phạm Dương Thu Hằng thầy cô giáo Khoa Tin học, Trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng Xin cảm ơn quý thầy tận tình dạy bảo, giúp đỡ em suốt thời gian em thực đề tài Xin trân trọng cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 03 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Song Bảo Khiêm Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan: Những nội dung báo cáo thực hướng dẫn trực tiếp ThS Phạm Dương Thu Hằng Mọi tham khảo dùng báo cáo trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm cơng bố Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Đà Nẵng, ngày 03 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Song Bảo Khiêm Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017 Cán hướng dẫn Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017 Hội đồng phản biện Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Khách thể đối tượng nghiên cứu Giới hạn phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Bố cục đề tài CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 1.1 Trò chơi thành phần 10 1.2 Sử dụng cho Unity 12 1.2.1 Giao diện Unity 12 1.2.2 Các đối tượng 14 1.3 Hệ thống đồ họa 15 1.4 Hệ thống vật lý 16 1.4.1 Rigidbody 16 1.4.2 Collider 17 1.4.3 Joint 17 1.4.4 Raycaster 17 1.4.5 Physic Material 18 1.5 Lập trình 19 1.6 Giao diện người dùng 20 1.6.1 Canvas 20 1.6.2 Layout 21 1.6.3 Các đối tượng UI Unity cung cấp 22 1.7 Thủ thuật tối ưu xuất trò chơi 23 1.7.1 Hình ảnh 23 1.7.2 Âm 23 1.7.3 Mã 24 1.8 Tổng quan phần mềm Blender 24 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ 25 2.1 Yêu cầu chức 25 Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 2.2 Yêu cầu phi chức 25 2.3 Phân tích thiết kế hệ thống 25 2.3.1 Ý tưởng trò chơi 25 2.3.2 Thể loại trò chơi 25 2.3.3 Đối tượng người chơi 25 2.3.4 Lối chơi 25 2.3.5 Phong cách đồ họa âm 26 2.3.6 Trò chơiplay 26 2.3.7 Cơ chế trò chơi 27 2.4 Sơ đồ ca sử dụng trò chơi ( Usecase diagram) 30 2.5 Sơ đồ lớp 31 CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 32 3.1 Môi trường triển khai 32 3.2 Sản phẩm đạt 32 3.2.1 Màn hình bắt đầu trò chơi 32 3.2.2 Màn hình vừa vào trò chơi 33 3.2.3 Màn hình lúc chơi 33 3.2.4 Màn hình thua trị chơi 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35 Kết 35 Ưu điểm 35 Hạn chế 35 Hướng phát triển 36 PHỤ LỤC 37 Hướng dẫn sử dụng 37 Danh sách plug-in bên thứ sử dụng dự án 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Logo Unity 12 Hình Giao diện Unity 13 Hình Giao diện Scene 14 Hình Một số GameObject 14 Hình Các component Camera 15 Hình Component Rigidbody 16 Hình Phối hợp nhiều BoxCollider 17 Hình Sử dụng Joint 17 Hình Besiege - tựa trị chơi sử dụng mơ vật lý 3D Unity 18 Hình 10 Vịng đời Trò chơiObject 19 Hình 11 Một UI đơn giản Unity 20 Hình 12 Các thông số Layout 21 Hình 13 Component Text 22 Hình 14 Component Image 22 Hình 15 Theo thứ tự: Button, Toggle, Slider, ScrollBar, Dropdown InputField 22 Hình 16 Một spritesheet chứa hình động nhân vật 23 Hình 17 Logo Blender 24 Hình 18 Sơ đồ vịng đời lượt chơi 26 Hình 19 Bản đồ trị chơi 27 Hình 20 Phép thuật Quả cầu lửa 28 Hình 21 Phép thuật Ngơi lửa lúc rơi xuống 28 Hình 22 Vụ nổ tạo Ngơi lửa chạm đất 29 Hình 23 Phép thuật gió lửa 29 Hình 24 Các quái vật trò chơi 30 Hình 25 Sơ đồ usecase trò chơi 30 Hình 26 Sơ đồ lớp trị chơi 31 Hình 27 Màn hình bắt đầu trị chơi 32 Hình 28 Màn hình vừa vào chơi 33 Hình 29 Màn hình lúc chơi 33 Hình 30 Giao diện kết thúc trị chơi 34 Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày nay, thiết bị di động thông minh ngày phổ biến, ai có cho riêng điện thoại thơng minh bên cạnh Hàng ngày người sử dụng điện thoại thông minh để liên lạc, làm việc đặc biệt giải trí Theo thống kê hàng ngày cửa hàng Play Store Google có 1300 lượt tải ứng dụng, thống kê năm 2015 loại hình ứng dụng tải nhiều trên cửa hàng trực tuyến trò chơi với số liệu 22% Appstore, 21% CHPlay 60% AmazonStore Điều cho thấy ngành cơng nghiệp trị chơi thiết bị di động ngày phát triển tương lại ngành công nghiệp đầu Trước đây, việc phát triển trò chơi điện tử đòi hỏi nhiều công sức qua nhiều giai đoạn phức tạp vốn đầu tư lớn Nhưng chi phí ngày nhỏ lại, hồng loạt cơng cụ làm trị chơi miễn phí thị trường, giúp có niềm đam mê làm trị chơi bắt đầu thực dễ dàng Khách thể đối tượng nghiên cứu • Phần mềm Unity3D • Quy trình phát triển trị chơi điện tử • Nền tảng Android Windows • Thiết kế trò chơi xây dựng kịch trò chơi • Một số trị chơi có thị trường như: Dungeon Defenders, Dungeon Defenders II Giới hạn phạm vi nghiên cứu • Các chức xây dựng trị chơi 3D Unity • Thiết kế trị chơi thể loại thủ thành, hành động Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm • Chức dựng hình 3D Blender Mục đích nghiên cứu Mục đích đề tài nhằm nghiên cứu quy trình phát triển trị chơi 3D cơng nghệ Unity3D, nắm trò chơi bao gồm thành phần quy trình hoạt động trị chơi đồng thời mục tiêu lớn làm trị chơi với phong cách “phịng thủ cơng trình” chạy hệ điều hành Android Nhiệm vụ nghiên cứu • Quy trình phát triển trị chơi di động Unity • Cách hoạt động thành phần cùa trò chơi di động • Hồn thiện trị chơi hồn chỉnh chạy hệ điều hành Android Phương pháp nghiên cứu • Phương pháp nghiên cứu tài liệu • Phương pháp khảo sát • Phương pháp phân tích số liệu Bố cục đề tài • MỞ ĐẦU • CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT • CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ • CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU TRỊ CHƠI, PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN CỦA TRỊ CHƠI • KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 24 - Streaming cho nhạc âm hiệu ứng dài 1.7.3 Mã • Tránh viết nhiều xử lý phức tạp vòng lặp trò chơi • Sử dụng hợp lý hàm Update, FixUpdate • Sử dụng hiệu biến số • Tạo tham chiếu tới Component thay gọi trực tiếp đến chúng thời gian thực • Tránh sử dụng Object.Find, thay vào gán trực tiếp Object vào Thuộc tính • Sử dụng hiệu Design Pantern Singleton, Factory, State Machine, • Phân tách code tối ưu thường xuyên cập nhật theo thay đổi phiên Unity 1.8 Tổng quan phần mềm Blender Blender phần mềm đồ họa 3D miễn phí nguồn mở, sử dụng để làm phim hoạt hình, kỹ xảo, ảnh nghệ thuật, mẫu in 3D, phần mềm tương tác 3D Video game Các tính Blender bao gồm tạo mẫu 3D, UV unwrapping, áp vân bề mặt, mơ khói, chất lỏng, hạt chuyển động thể, điêu khắc, hoạt họa, phối hợp chuyển động, camera tracking, rendering chỉnh sửa video [5] Hình 17 Logo Blender Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 25 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ 2.1 Yêu cầu chức - Một hình khởi đầu để bắt đầu trị chơi - Một hình lúc chơi - Một hình kết thúc trị chơi 2.2 Yêu cầu phi chức - Trò chơi đơn giản dễ tiếp cận với người chơi - Giao diện trò chơi thân thiện dễ sử dụng, tạo cảm giác thoải mái cho người chơi - Trị chơi có hình ảnh đồ họa thân thiện, vui tươi tạo cảm giác thoải mái cho người chơi - Trò chơi hoạt động mượt mà không xảy tượng giật, vỡ khung hình chơi 2.3 Phân tích thiết kế hệ thống 2.3.1 Ý tưởng trị chơi Người chơi đóng vai trò pháp sư quyền để bảo vệ tường thành trước đợt công quái vật Pháp sư sử dụng phép thuật lửa để công tiêu diệt quái vật 2.3.2 Thể loại trò chơi Trò chơi thuộc thể loại thủ thành kết hợp hành động thời gian thực 2.3.3 Đối tượng người chơi Trò chơi phù hợp với người chơi ưa thích hành động nhanh xác 2.3.4 Lối chơi Người chơi pháp sư bảo vệ thành trì Nhiệm vụ bảo vệ thành trì lâu tốt tiêu diệt quái vật để có số điểm cao Quái vật sinh liên tục đông dần liên tiếp tiến tới công vào tường thành Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 26 Có nhiều loại phép thuật khác mà tùy người chơi định sử dụng lúc chơi Khi thành trì bị công liên tục máu trở khơng người chơi xem thất bại kết thúc trò chơi 2.3.5 Phong cách đồ họa âm Trò chơi mang đồ họa 3D màu sắc lạnh âm sơi động 2.3.6 Trị chơiplay Vịng đời chơi Hình 18 Sơ đồ vòng đời lượt chơi Nhiệm vụ người chơi: Nhiệm vụ người chơi phải chống đỡ với đợt công ngày mạnh dần số lượng loại quái vật Việc sống sót qua số lượng đợt công tối đa quái vật mục đích trị chơi Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 27 2.3.7 Cơ chế trò chơi 2.3.7.1 Cách tính sát thương nhận vào cho qi vật Cơng thức tính sát thương nhận vào ( Áp dụng cho quái vật ): Sát thương = Spt - Gqv Trong đó: Spt: Sát thương phép thuật Gqv: Giáp quái vật 2.3.7.2 Bản đồ chơi Mà chơi khung hình chữ nhật có tường thành hình chữ U Người chơi tự di chuyển tường thành Hình 19 Bản đồ trị chơi 2.3.7.3 Hệ thống công người chơi Người chơi cung cấp phép thuật để sử dụng tiêu diệt quái vật Bằng cách sử dụng phép thuật hợp lý xác người chơi dễ dàng tiêu diệt quái vật Sau danh sách phép thuật trò chơi: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 28 - Quả cầu lửa: Đây phép thuật người chơi Sử dụng chuột nhắm mục tiêu sau click chuột trái để tạo phép thuật Quả cầu lửa tạo bắn tới thẳng gây sát thương cho quái vật gặp phải Hình 20 Phép thuật Quả cầu lửa - Ngôi lửa: Là phép thuật gây sát thương diện rộng Người chơi dùng chuột xác định mục tiêu, sau ấn phím Q để tạo phép thuật Một rực cháy rơi xuống chơi tạo vụ nổ Vụ nổ gây sát thương cho quái vật xung quanh trung tâm vụ nổ khoảng định Hình 21 Phép thuật Ngôi lửa lúc rơi xuống Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 29 Hình 22 Vụ nổ tạo Ngơi lửa chạm đất - Gió lửa: phép thuật hỗ trợ phòng thủ tốt quái vật tiến sát tường thành Tạo lửa mạnh thổi vào gây sát thương cho quái vật trước tường thành Hình 23 Phép thuật gió lửa Nghiên cứu xây dựng hệ thống trị chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 30 2.3.7.4 Hệ thống quái vật Các quái vật tạo ngẫu nhiên điểm khởi tạo quái vật Sau tạo ra, quái vật di chuyển tiến tới tường Khi gặp tường thành cơng Khi bị người chơi dùng phép thuật cơng giảm máu Khi máu quái vật bị tiêu diệt Hình 24 Các quái vật trò chơi 2.4 Sơ đồ ca sử dụng trị chơi ( Usecase diagram) Hình 25 Sơ đồ usecase trò chơi Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 31 2.5 Sơ đồ lớp Dưới sơ đồ lớp lớp logic trị chơi Hình 26 Sơ đồ lớp trị chơi Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 32 CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 3.1 Môi trường triển khai • Cơng cụ lập trình: Các phần mềm Unity, Visual studio, ShoeBox, Paint NET, Paint, Google Docs hệ điều hành Windows 10 • Nền tảng xuất bản: Windows 10 32/64bit • Ngơn ngữ lập trình : C# • Thiết bị sử dụng để kiểm thử : • ASUS X450CC • DELL 5547 • ASUS GL552JX • ASUS K550J 3.2 Sản phẩm đạt 3.2.1 Màn hình bắt đầu trị chơi Hình 27 Màn hình bắt đầu trị chơi Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 33 3.2.2 Màn hình vừa vào trị chơi Hình 28 Màn hình vừa vào chơi 3.2.3 Màn hình lúc chơi Hình 29 Màn hình lúc chơi Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 34 3.2.4 Màn hình thua trị chơi Hình 30 Giao diện kết thúc trò chơi Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 35 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết • Đã hồn thiện trị chơi đồ họa 3D Unity • Trị chơi đơn giản, dễ tiếp cận hút người chơi • Xây dựng vài mơ hình 3D đơn giản áp dụng trị chơi Unity • Xây dựng thiết kế trò chơi điện tử Ưu điểm • Củng cố áp dụng kiến thức tiếp thu vào thực tế • Làm quen thực theo quy trình làm việc chuyên nghiệp • Xây dựng thái độ làm việc nghiêm túc, tinh thần tự đánh giá thân • Xây dựng hiệu phương pháp làm việc nhóm phối hợp thực cơng việc • Tăng thêm kiến thức kinh nghiệm thân Unity quy trình phát triển trị chơi • Học cách tự lập, tự xây dựng nghiên cứu đề tài • Hoàn thiện phát triển kỹ mềm có nhìn nhận Hạn chế • Ban đầu lúng túng chưa hiểu rõ cách thức làm việc quy trình thực • Trong q trình thực hiện, cịn bất cẩn gây lỗi khơng đáng có • Sản phẩm hồn thiện không đầy đủ phong phú ý tưởng ban đầu: o Chưa đẩy đủ số lượng quái vật phép thuật o Bản đồ nhỏ chưa có nhiều tương tác o Khơng có hệ thống nâng cấp để tăng tính hấp dẫn Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 36 Hướng phát triển Đề tài phát triển theo số hướng sau: • Thêm số chế độ chơi lạ để tăng độ phong phú kích thích người chơi • Thêm qi vật chiêu thức để hấp dẫn người chơi • Chỉnh sửa tối ưu mã • Phát triển chức lưu, tải lại chơi • Thêm hệ thống phần thưởng, thành tựu vào trị chơi • Tích hợp dịch vụ Google Play phát hành cửa hang Google Play Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 37 PHỤ LỤC Hướng dẫn sử dụng - Ấn vào GateDefender.exe để mở ứng dụng - Ấn Start để vào chơi - Dùng chuột để xác định mục tiêu - Click chuột trái để sử dụng phép thuật Quả Cầu Lửa - Ấn Q để tạo phép thuật Ngôi Sao Lửa - Ấn E để kích hoạt phép thuật Gió Lửa Danh sách plug-in bên thứ sử dụng dự án STT Tên Nhà phát triển Standard Assets Unity Technologies Early Prototyping Material Kit The Texture Lab Farland Skies Borodar Level Monster Pack PI Entertainment Limited Medieval Castle Pack Lite Tsunoa Games Simple FX Synty Studios Warrior Pack Bundle Explosive Lưu ý: Tất cẩ plug-in phát hành miễn phí Asset Store Unity Nghiên cứu xây dựng hệ thống trò chơi thủ thành Unity Nguyễn Song Bảo Khiêm 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Unity Technologies (2017), “Unity Manual” Truy cập ngày 10 tháng năm 2017 < https://docs.unity3d.com > [2] Michel E Moore (2011), “Basics of Game Design” [3] Joe Hocking (2015), “Unity in Action: Multiplatform Game Development in C# with Unity 5” [4] Robert Nystrom (2014), “Game Programming Patterns” [5] CG Cookie Inc (2017), “Introduction to Blender” Truy cập ngày 10 tháng năm 2017