МАТРИЦЫ В КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГРАХ НА ПРИМЕРЕ ИГРЫ «САПЁР»

Игры, основанные на матричном анализе, становятся все более популярными и востребованными, так как матрицы являются мощным инструментом для моделирования и анализа игровых ситуаций, а также для разработки стратегий и принятия решений. Матрицы используются для создания алгоритмов, которые обучаются на основе предыдущих игровых ситуаций и адаптируются к меняющимся условиям, что позволяет создавать более интеллектуальные и реалистичные игровые сценарии. Также они применяются для обеспечения реалистичной визуализации и взаимодействия объектов в игровом мире.

В данной статье содержится информация о том, что такое матрица, принцип применения матриц в компьютерных играх, в каких компьютерных играх используются матрицы, как используются матрицы в видеоиграх и на основе этих знаний показано, как можно создать свою компьютерную игру.

Матрица – это математическая структура, которая находит применение во многих областях нашей жизни. Она представляет собой таблицу из чисел или других элементов, упорядоченных в строки и столбцы.

Компьютерные игры – одна из областей, где матрица широко применяется. С ее помощью создаются трехмерные модели персонажей, прорисовываются текстуры и описывается взаимодействие объектов в виртуальном мире. Благодаря матрицам игры выглядят так реалистично и живо.

Одно из наиболее распространенных применений матриц в играх - это преобразование 3D-объектов. Матрицы трансформации, используются для перемещения, масштабирования и вращения объектов в 3D-пространстве. Это позволяет создавать различные эффекты движения и анимации, включая передвижение персонажей, вращение камеры и создание впечатления движущихся объектов или окружающей среды.

Матрицы также применяются для преобразования координат для отображения 3D-сцены на 2D-экране. Этот процесс, называемый преобразованием проекции, позволяет привести координаты объектов в трехмерном пространстве к координатам на плоскости экрана. Это важно для правильного отображения глубины и перспективы в игровой сцене.

Изучение сайтов даёт возможность выделить плюсы в использовании матриц в игровом процессе, такие как:

- Улучшение качества графики

- Повышение взаимодействия с окружением

- Упрощение процедурного программирования

- Расширяемость и универсальность

Так, автором статьи отмечено, что применение матриц в разработке игр помогает создавать уникальные игровые миры, которые притягивают и увлекают игроков. Это инновационное решение, которое продолжит развиваться и улучшаться, открывая новые возможности [3].

Выделяют основные понятия матрицы в видеоиграх:

1. Матрица персонажей: В видеоиграх, особенно в RPG или стратегиях, матрица персонажей представляет собой таблицу, в которой отображаются все игровые персонажи, их характеристики, уровни, опыт и другие параметры. Эта матрица используется для управления и развития персонажей в игре.

2. Матрица уровней: В некоторых играх, особенно в платформерах или головоломках, матрица уровней представляет собой таблицу, в которой отображаются все игровые уровни, их расположение, сложность и доступность для игрока. Эта матрица позволяет игроку выбирать или прогрессировать через различные уровни игры.

3. Матрица врагов: В некоторых играх, особенно в шутерах или экшен играх, матрица врагов представляет собой таблицу, в которой отображаются все враги, их характеристики, атаки, уровни, тактики и другие параметры. Эта матрица используется для балансировки сложности игры и управления поведением врагов.

4. Матрица миров: В некоторых играх, особенно в открытых мирах или песочницах, матрица миров представляет собой таблицу, в которой отображаются все игровые миры или локации, их характеристики, размеры, ресурсы и другие параметры. Эта матрица позволяет игроку перемещаться и взаимодействовать с различными игровыми мирами.

5. Матрица ресурсов: В некоторых играх, особенно в стратегиях или симуляторах выживания, матрица ресурсов представляет собой таблицу, в которой отображаются все игровые ресурсы, их типы, количество, доступность и использование. Эта матрица позволяет игроку управлять ресурсами и планировать свои действия в игре.

6. Матрица пути: В некоторых играх, особенно в играх с элементами головоломок или стратегий, матрица пути представляет собой таблицу, в которой отображается кратчайший путь от одной точки к другой на игровом поле. Эта матрица используется для разработки алгоритмов искусственного интеллекта, а также для определения маршрутов персонажей или объектов в игре.

Процесс расчета выигрышей в матрице игры основан на анализе стратегий и действий игроков. Рассмотрим пример игры двух игроков, где каждый игрок имеет две возможные стратегии – "А" и "В".

Для начала, определяется матрица выигрышей, которая представляет собой таблицу, в которой указаны выигрыши каждого игрока в зависимости от выбранных ими стратегий. Например, матрица выигрышей может выглядеть так:

Игрок 1

A   B

Игрок 2

А  3 -1

B -2  4

В этой матрице, число в ячейке (А, А) означает выигрыш первого игрока, если он выбирает стратегию "А", а второй игрок выбирает стратегию "А". Аналогично, число в ячейке (В, В) означает выигрыш первого игрока, если он выбирает стратегию "В", а второй игрок выбирает стратегию "В".

Для расчета выигрышей в матрице игры, используются различные концепции, такие как равновесие Нэша или доминирование стратегий. Однако самый простой и распространенный метод – это метод минимакса.

Метод минимакса заключается в поиске оптимальной стратегии для первого игрока, гарантирующей ему наилучший возможный результат независимо от выбора второго игрока.

Матрицы использованы в таких играх, как: World of Warcraft., Super Mario Bros, Metal Gear Solid, Minecraft, Civilization V, The Legend of Zelda.

Разработка компьютерной игры «Сапер» с использованием матриц

Матрица в коде сапера представляет собой двумерный массив, который отображает поле игры. Каждая ячейка матрицы представляет одну клетку игрового поля и содержит информацию о ее состоянии.

В игре сапер, матрица используется для хранения следующей информации о каждой ячейке:

Флаг - указывает, открыта ли ячейка или нет. Если ячейка открыта, значит, ее содержимое видимо игроку. Если ячейка закрыта, значит, игрок еще не узнал ее содержимого.

Мина - указывает, содержит ли ячейка мину или нет. Если в ячейке находится мина, значит, игрок проигрывает, если откроет эту ячейку.

Число - показывает, сколько мин находится в соседних ячейках. Если число равно 0, то это означает, что вокруг данной ячейки нет мин.

Матрица обновляется в процессе игры при открытии новых ячеек или установке флагов. Она также используется для проверки условий победы или поражения и для отображения игрового поля на экране.

Список литературы:

1. Воробьев, А. А.  Стратегическая рефлексия в матричных играх / А. А. Воробьев, А. В. Данеев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2017. – Т. 19, № 6. – С. 146-155. – ISSN 1990-5378.
2. Где матрица встречается в реальной жизни // astra-vegas : [сайт]. – 2023. – URL: https://astra-vegas.ru/gde-matrica-vstrecaetsya-v-realnoi-zizni/?ysclid=lpisnyibi2137658569 (дата обращения: 01.12.2023).
3. Подходит ли VA-матрица для игр // purpurstore : [сайт]. – 2023. – URL: https://purpurstore.ru/podhodit-li-va-matrica-dlya-igr/ (дата обращения: 01.12.2023).
4. Применение матриц в повседневной жизни: примеры использования // xgamenews : [сайт]. – 2023. – URL: https://xgamenews.ru/primenenie-matrits-v-povsednevnoy-zhizni-primery-ispolzovaniya (дата обращения: 30.11.2023).