Цель поста — в максимально простой форме описать основные этапы разработки с помощью фреймворка LÖVE, на примере классической игры atari-автоматов Asteroids.
Уголок почемучки
Что такое LÖVE и почему именно это?
LÖVE — фреймворк для двухмерных игр. Он не является движком, только прослойкой между Lua и SDL2, с дополнительными приятными фишками, вроде чистоты синтаксиса, минимумом дополнительных телодвижений чтобы заставить работать OpenGL, и набором библиотек (вроде Box2d), позволяющих сразу сделать что-то забавное, и, не сходя с места, поковырять то что получилось. Но, притом, LÖVE отличается минимумом отсебятины и низким уровнем взаимодействия с железом, что позволяет делать свой движок вокруг фреймворка (для самообучения/дальнейшего применения) или сразу хардкодить игрушку.
Простота фреймворка позволяет писать простые прототипы или даже мини-игры тем, кто не является программистом, концентрируясь на процессе программирования, а не на освоении конкретной движковой технологии. Моя практика показала, что обучаемые возраста 14-17 лет, с гораздо большим удовольствием занимаются разработкой простых игр, чем выполняют классические лабораторные работы по вычислению корней квадратных уравнений или подсчёта кредитных ставок, а некоторые ученики начинают самостоятельно углубляться в материал, после чего, порой, становятся неплохими программистами.
Почему Lua? Язык достаточно прост для освоения, проще чем JavaScript и Python, но с него достаточно просто переходить как на вышеуказанные, так и на низкоуровневые (С/С++). Так же он достаточно популярен в разработке видеоигр, как часть чего-то более крупного (cryEngine, GMod, OpenComputers в Minecraft, etc), и если в какой-то игре присутствует моддинг — с очень высокой вероятностью, он использует Lua.
Пусть не пугает бедность стандартной библиотеки, под большую часть задач существуют сторонние разработки (настолько популярные, чтобы стать практически стандартом языка), но в бедности есть и обратная сторона, такая как скорость освоения и возможность запихнуть интерпретатор языка в микроконтроллер, чем некоторые и пользуются, со всеми преимуществами и недостатками скриптов.
Плюс LÖVE по умолчанию поставляется с виртуальной машиной LuaJIT, которая многократно ускоряет исполнение (критично для игр), и позволяет использовать FFI: подключение библиотек написанных на C, инициализация и использование C-структур, которые, с метатаблицами, можно превратить в lua-объекты, �� которые экономят время создания/память и т.п.
Чуть ближе к делу
Для дальнейшей работы, нам потребуется выполнить следующий набор действий:
- Загружаем последнюю версию LÖVE с официального сайта;
- Настраиваем запуск текущего проекта в LÖVE, стандартный метод тестового запуска — открыть директорию с файлом main.lua в исполняемом файле love. Так же, можно паковать содержимое директории с файлом main.lua в zip-архив, и или перетаскивать на исполняемый файл, или переименовать .zip в .love и настроить ассоциации файлов. Я считаю что проще настроить шорткат для текущего редактора, у notepad++ это, например:
Примеры для sublime можно найти в соседней статье;<Command name=...>path/to/love.exe $(CURRENT_DIRECTORY)</Command> - Создаём пустую директорию и добавляем в неё файл с именем main.lua. Желательно чтобы в пути не было пробелов и кириллицы, а то некоторые напихают пробелов, а потом жалуются, но для обхода можно чуть изменить шорткат или метод запуска;
- Открываем в любимом редакторе наш чистый и незапятнанный файл main.lua, и LÖVE-Wiki в любимом браузере.
Ещё ближе, но не совсем
Первое что стоит узнать, это то, что фреймворк функционирует через набор колбеков, которые мы пишем в глобальную таблицу love, которая уже объявлена:
function love.load(arg) -- Код в функции love.load будет вызван один раз, -- как только проект будет запущен. end function love.update(dt) -- Код функций update и draw будут запускаться каждый кадр, -- чередуясь, в бесконечном цикле: -- "посчитали->нарисовали->посчитали->нарисовали->" -- пока не будет вызван выход из приложения. end function love.draw() -- Все функции взаимодействия с модулями фреймворка - -- аналогично прячутся внутри таблицы love. love.graphics.print('Hello dear Love user!', 100, 100) end
После запуска данного кода, вы должны ощутить просветление и приступить к следующему этапу: что-то, отдалённо напоминающее нечто полезное.
Уже что-то похожее на дело
У Lua, по умолчанию, отсутствует «нормальное ООП», поэтому в данном материале будет довольно сложная для начинающих конструкция отсюда, пункт 3.2, хотя если вы незнакомы с таблицами, стоит прочитать весь третий пункт.
Первым делом, так как мы делаем Asteroids, мы хотим получить кораблик, которым крайне желательно ещё и рулить.
Далее, мы хотим чем-то стрелять и цели, в которые можно попасть.
Аналогично, хотелось бы чтобы где-то вёлся подсчёт очков и манипулирование всем подряд.
Далее будет очень много кода, но надеюсь, комментарии будут достаточно содержательными.
-- Заранее инициализируем ссылки на имена классов, которые понадобятся, -- ибо вышестоящие классы будут использовать часть нижестоящих. local Ship, Bullet, Asteroid, Field Ship = {} -- У всех таблиц, метатаблицей которых является ship, -- дополнительные методы будут искаться в таблице ship. Ship.__index = Ship -- Задаём общее поле для всех членов класса, для взаимодействия разных объектов Ship.type = 'ship' -- Двоеточие - хитрый способ передать таблицу первым скрытым аргументом 'self'. function Ship:new(field, x, y) -- Сюда, в качестве self, придёт таблица Ship. -- Переопределяем self на новый объект, self как таблица Ship больше не понадобится. self = setmetatable({}, self) -- Мы будем передавать ссылку на игровой менеджер, чтобы командовать им. self.field = field -- Координаты: self.x = x or 100 -- 100 - дефолт self.y = y or 100 -- Текущий угол поворота: self.angle = 0 -- И заполняем всё остальное: -- Вектор движения: self.vx = 0 self.vy = 0 -- Ускорение, пикс/сек: self.acceleration = 200 -- Скорость поворота: self.rotation = math.pi -- Всякие таймеры стрельбы: self.shoot_timer = 0 self.shoot_delay = 0.3 -- Радиус, для коллизии: self.radius = 30 -- Список вершин полигона, для отрисовки нашего кораблика: self.vertexes = {0, -30, 30, 30, 0, 20, -30, 30} --[[ Получится что-то такое, только чуть ровнее: /\ / \ /_/\_\ ]] -- Возвращаем свежеиспечёный объект. return self end function Ship:update(dt) -- Декрементов нема, и инкрементов тоже, но это не очень страшно, правда? -- dt - дельта времени, промежуток между предыдущим и текущим кадром. self.shoot_timer = self.shoot_timer - dt -- Управление: -- "Если зажата кнопка и таймер истёк" - спавним новую пулю. if love.keyboard.isDown('x') and self.shoot_timer < 0 then self.field:spawn(Bullet:new(self.field, self.x, self.y, self.angle)) -- И сбрасываем таймер, потому что мы не хотим непрерывных струй из пуль, -- хоть это и забавно. self.shoot_timer = self.shoot_delay end if love.keyboard.isDown('left') then -- За секунду, сумма всех dt - почти ровно 1, -- соответственно, за секунду, кораблик повернётся на угол Pi, -- полный оборот - две секунды, все углы в радианах. self.angle = self.angle - self.rotation * dt end if love.keyboard.isDown('right') then self.angle = self.angle + self.rotation * dt end if love.keyboard.isDown('up') then -- Вычисляем вектор ускорения, который мы приобрели за текущий кадр. local vx_dt = math.cos(self.angle) * self.acceleration * dt local vy_dt = math.sin(self.angle) * self.acceleration * dt -- Прибавляем к собственному вектору движения полученный. self.vx = self.vx + vx_dt self.vy = self.vy + vy_dt end -- Прибавляем к текущим координатам вектор движения за текущий кадр. self.x = self.x + self.vx * dt self.y = self.y + self.vy * dt -- Пусть это и космос, но торможение в пространстве никто не отменял: -- мы тормозим в классике, и тут должны. -- Торможение получается прогрессивным - -- чем быстрее двигаемся, тем быстрее тормозим. self.vx = self.vx - self.vx * dt self.vy = self.vy - self.vy * dt --Тут уже проверки координат на превышение полномочий: --как только центр кораблика вылез за пределы экрана, --мы его тут же перебрасываем на другую сторону. local screen_width, screen_height = love.graphics.getDimensions() if self.x < 0 then self.x = self.x + screen_width end if self.y < 0 then self.y = self.y + screen_height end if self.x > screen_width then self.x = self.x - screen_width end if self.y > screen_height then self.y = self.y - screen_height end end function Ship:draw() -- Говорим графической системе, -- что всё следующее мы будем рисовать белым цветом. love.graphics.setColor(255,255,255) -- Вот сейчас будет довольно сложно, -- грубо говоря, это трансформации над графической системой. -- Запоминаем текущее состояние графической системы. love.graphics.push() -- Переносим центр графической системы на координаты кораблика. love.graphics.translate (self.x, self.y) -- Поворачиваем графическую систему на нужный угол. -- Прибавляем Pi/2 потому, что мы задавали вершины полигона -- острым концом вверх а не вправо, соответственно, при отрисовке -- нам нужно чуть довернуть угол чтобы скомпенсировать. love.graphics.rotate (self.angle + math.pi/2) -- Рендерим вершины полигона, line - контур, fill - заполненный полигон. love.graphics.polygon('line', self.vertexes) -- И, наконец, возвращаем топологию в исходное состояние -- (перед love.graphics.push()). love.graphics.pop() -- Это было слегка сложно, -- рисовать кружочки/прямоугольнички значительно проще: -- там можно прямо указать координаты, и сразу получить результат -- и так мы будем рисовать астероиды/пули. -- Но на такой методике можно без проблем сделать игровую камеру. -- За полной справкой лучше залезть в вики, end -- "Пушка! Они заряжают пушку! Зачем? А, они будут стрелять!" -- Мы тоже хотим стрелять. -- Для стрельбы, нам необходимы пули, которыми мы будем стрелять. -- Всё почти то же самое что у кораблика: Bullet = {} Bullet.__index = Bullet -- Это - общие параметры для всех членов класса, -- пули летят с одинаковой скоростью и имеют один тип, -- поэтому можем выделить это в класс: Bullet.type = 'bullet' Bullet.speed = 300 function Bullet:new(field, x, y, angle) self = setmetatable({}, self) -- Аналогично задаём параметры self.field = field self.x = x self.y = y self.radius = 3 -- время жизни self.life_time = 5 -- Нам надо бы вычислить -- вектор движения из угла поворота и скорости: self.vx = math.cos(angle) * self.speed self.vy = math.sin(angle) * self.speed -- Так как у объекта self нет поля speed, -- поиск параметра продолжится в таблице под полем -- __index у метатаблицы return self end function Bullet:update(dt) -- Управляем временем жизни: self.life_time = self.life_time - dt if self.life_time < 0 then -- У нас пока нет такого метода, -- но это тоже неплохо. self.field:destroy(self) return end -- Те же векторы self.x = self.x + self.vx * dt self.y = self.y + self.vy * dt -- Пулям тоже не стоит улетать за границы экрана local screen_width, screen_height = love.graphics.getDimensions() if self.x < 0 then self.x = self.x + screen_width end if self.y < 0 then self.y = self.y + screen_height end if self.x > screen_width then self.x = self.x - screen_width end if self.y > screen_height then self.y = self.y - screen_height end end function Bullet:draw() love.graphics.setColor(255,255,255) -- Обещанная простая функция отрисовки. -- Полигоны, увы, так просто вращать не получится love.graphics.circle('fill', self.x, self.y, self.radius) end -- В кого стрелять? В мимопролетающие астероиды, конечно. Asteroid = {} Asteroid.__index = Asteroid Asteroid.type = 'asteroid' function Asteroid:new(field, x, y, size) self = setmetatable({}, self) -- Аналогично предыдущим классам. -- Можно было было бы провернуть наследование, -- но это может быть сложно для восприятия начинающих. self.field = field self.x = x self.y = y -- Размерность астероида будет варьироваться 1-N. self.size = size or 3 -- Векторы движения будут - случайными и неизменными. self.vx = math.random(-20, 20) self.vy = math.random(-20, 20) self.radius = size * 15 -- модификатор размера -- Тут вводится параметр здоровья, -- ибо астероид может принять несколько ударов -- прежде чем сломаться. Чуть рандомизируем для интереса. -- Чем жирнее астероид, тем потенциально жирнее он по ХП: self.hp = size + math.random(2) -- Пусть они будут ещё и разноцветными. self.color = {math.random(255), math.random(255), math.random(255)} return self end -- Тут сложный метод, поэтому выделяем его отдельно function Asteroid:applyDamage(dmg) -- если урон не указан - выставляем единицу dmg = dmg or 1 self.hp = self.hp - 1 if self.hp < 0 then -- Подсчёт очков - самое главное self.field.score = self.field.score + self.size * 100 self.field:destroy(self) if self.size > 1 then -- Количество обломков слегка рандомизируем. for i = 1, 1 + math.random(3) do self.field:spawn(Asteroid:new(self.field, self.x, self.y, self.size - 1)) end end -- Если мы были уничтожены, вернём true, это удобно для некоторых случаев. return true end end -- Мы довольно часто будем применять эту функцию ниже local function collide(x1, y1, r1, x2, y2, r2) -- Измеряем расстояния между точками по Теореме Пифагора: local distance = (x2 - x1) ^ 2 + (y2 - y1) ^ 2 -- Коль это расстояние оказалось меньше суммы радиусов - мы коснулись. -- Возводим в квадрат чтобы сэкономить пару тактов на невычислении корней. local rdist = (r1 + r2) ^ 2 return distance < rdist end function Asteroid:update(dt) self.x = self.x + self.vx * dt self.y = self.y + self.vy * dt -- Астероиды у нас взаимодействуют и с пулями и с корабликом, -- поэтому можно запихнуть обработку взаимодействия в класс астероидов: for object in pairs(self.field:getObjects()) do -- Вот за этим мы выставляли типы. if object.type == 'bullet' then if collide(self.x, self.y, self.radius, object.x, object.y, object.radius) then self.field:destroy(object) -- А за этим - возвращали true. if self:applyDamage() then -- если мы были уничтожены - прерываем дальнейшие действия return end end elseif object.type == 'ship' then if collide(self.x, self.y, self.radius, object.x, object.y, object.radius) then -- Показываем messagebox и завершаем работу. -- Лучше выделить отдельно, но пока и так неплохо. local head = 'You loose!' local body = 'Score is: '..self.field.score..'\nRetry?' local keys = {"Yea!", "Noo!"} local key_pressed = love.window.showMessageBox(head, body, keys) -- Была нажата вторая кнопка "Noo!": if key_pressed == 2 then love.event.quit() end self.field:init() return end end end -- Границы экрана - закон, который не щадит никого! local screen_width, screen_height = love.graphics.getDimensions() if self.x < 0 then self.x = self.x + screen_width end if self.y < 0 then self.y = self.y + screen_height end if self.x > screen_width then self.x = self.x - screen_width end if self.y > screen_height then self.y = self.y - screen_height end end function Asteroid:draw() -- Указываем текущий цвет астероида: love.graphics.setColor(self.color) -- Полигоны, увы, так просто ��ращать не получится love.graphics.circle('line', self.x, self.y, self.radius) end -- Наконец, пишем класс который соберёт всё воедино: Field = {} Field.type = 'Field' -- Это будет синглтон, создавать много игровых менеджеров мы не собираемся, -- поэтому тут даже __index не нужен, ибо не будет объектов, -- которые ищут методы в этой таблице. -- А вот инициализация/сброс параметров - очень даже пригодятся. function Field:init() self.score = 0 -- Таблица для всех объектов на поле self.objects = {} local ship = Ship:new(self, 100, 200) print(ship) self:spawn(ship) end function Field:spawn(object) -- Это немного нестандартное применение словаря: -- в качестве ключа и значения указывается сам объект. self.objects[object] = object end function Field:destroy(object) -- Зато просто удалять. self.objects[object] = nil end function Field:getObjects() return self.objects end function Field:update(dt) -- Мы хотим создавать новые астероиды, когда все текущие сломаны. -- Сюда можно добавлять любые игровые правила. local asteroids_count = 0 for object in pairs(self.objects) do -- Проверка на наличие метода if object.update then object:update(dt) end if object.type == 'asteroid' then asteroids_count = asteroids_count + 1 end end if asteroids_count == 0 then for i = 1, 3 do -- Будем создавать новые на границах экрана local y = math.random(love.graphics.getHeight()) self:spawn(Asteroid:new(self, 0, y, 3)) end end end function Field:draw() for object in pairs(self.objects) do if object.draw then object:draw() end end love.graphics.print('\n Score: '..self.score) end -- Последние штрихи: добавляем наши классы и объекты в игровые циклы: function love.load() Field:init() end function love.update(dt) Field:update(dt) end function love.draw() Field:draw() end
При попытке копипасты и первого запуска вышеуказанной простыни, мы можем получить что-то похожее на классический asteroids.
Смотрится неплохо, но можно сделать лучше:
1. Пространственная индексация, для ускорения обсчёта объектов;
2. Более качественная организация менеджера, с ключами-идентификаторами;
3. Всё таки, применить наследование в классах игровых объектов, наследовать их от «сферического в вакууме» (буквально) объекта, имеющего координаты и радиус, и т.п.
Реализация данных пунктов останется домашним заданием тем, кто всё таки решится раскопать простыню и чуть углубиться.
Да, данный материал написан для версии LÖVE 0.10.2.
Для людей из будущего, которые застанут версии 0.11.X и старше: в данном исходном коде, необходимо поправить таблицу цветов, изменив значения с диапазона 0-255 на соответствующие пропорции 0-1, т.е. например:
-- Цвет вроде такого: color = {0, 127, 255} -- Преобразовать во что-то похожее на: color = {0, 0.5, 1}
P. S.: Буду рад фидбеку и ответам на тему «будут ли иметь ценность статьи про создание маленьких игрушек и/или инструментов для данного фреймворка».
