Für viele Menschen sind Computerspiele eine beliebte Freizeitbeschäftigung geworden.
Waren sie vor einigen Jahren hauptsächlich auf Spielkonsolen und Heimcomputern vertreten, steigt nun ihre Verbreitung auf Smartphones und Mobiltelefonen. Die Etablierung von Apple´s App Store oder dem Android Marketplace hat dem Trend weiteren Aufschwung gegeben. Kostenlos oder gegen Geld können über diese Portale Anwendungen auf dem eigenen Smartphone installiert werden.
Im Bezug auf Speicherplatz, Systemressourcen und Grafikperformance sind die mobilen Endgeräte dem Heimcomputern und Spielkonsolen unterlegen. Deutlich sichtbar wird dieser Umstand bei 3D-Computerspielen. Sie benötigen tendenziell mehr Speicherplatz und Systemressourcen als ihre 2D-Pendants. Dies liegt im erhöhten Rechenbedarf, welcher nötig ist um komplexe 3D-Szenen in Echtzeit darzustellen.
Durch Spielinhalte, welche durch prozedurale Methoden generiert wurden, können Systemressourcen geschont werden. Denn die Spielinhalte stehen nicht von Anfang an fest, sondern werden erst zur Ausführung des Programms generiert. Der Speicherplatz für
Programmdaten entfällt. Des Weiteren liefert die zufallsgesteuerte Synthese der prozeduralen Methoden eine große Anzahl an verschiedenartigen Ergebnissen. Bei jedem Programmstart werden nach festgelegten Ausgangsparametern neue Inhalte generiert.
Das Ziel dieser Arbeit liegt in der Implementierung eines 3D-Flugsimulators, dessen Spielterrain nach prozeduralen Methoden generiert wird. Die zugrunde liegende Zielhardware ist das iPhone 3GS, welches mit PowerVR SGX Grafikprozessor Shaderoperationen
unter OpenGL Es 2.0 unterstützt.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Aufgabenstellung
- 2.1 Ausgangspunkt
- 2.2 Aufgabendefinition
- 2.3 Eingrenzung
- 3 Fachliches Umfeld
- 3.1 Theoretischer Hintergrund
- 3.1.1 Dreidimensionales Terrain in Computeranwendungen
- 3.1.2 Heightmaps
- 3.1.3 Plasma-Fraktale
- 3.1.4 Prozedurale Synthese
- 3.1.5 Skybox
- 3.1.6 Quaternions
- 3.1.7 Multitexturing
- 3.2 Technologischer Hintergrund
- 3.2.1 Apple iPhone 3GS
- 3.2.2 OpenGL ES 2.0
- 3.2.3 PowerVR SDK
- 3.3 Algorithmen zur prozeduralen Terrain-Synthese
- 3.3.1 Fuzzy-Landscaping
- 3.3.2 Fault-Line Algorithmus
- 3.3.3 Circles Algorithmus
- 3.3.4 Midpoint-Displacement
- 3.3.5 Particle-Deposition
- 3.3.6 Fractal-Brownian-Motion
- 3.4 Analyse der Algorithmen
- 3.4.1 Gewichtung
- 3.4.2 Auswahl
- 3.4.3 Ausblick
- 3.1 Theoretischer Hintergrund
- 4 Implementierung des Spiels
- 4.1 Implementierung der Algorithmen
- 4.1.1 Particle-Deposition Terrain
- 4.1.2 Midpoint-Displacement Terrain
- 4.1.3 Analyse Midpoint-Displacement und Particle-Deposition
- 4.1.4 Finale Auswahl
- 4.2 Implementierung des Spiels
- 4.2.1 Das Spielfundament - Die PVRShell
- 4.2.2 Die GameEngine Klasse
- 4.2.3 Skybox
- 4.2.4 Flugzeug Kamera mit Verzögerung
- 4.2.5 Terrain Multitexturing
- 4.3 Beschleunigungsansätze
- 4.3.1 Array of Structures
- 4.3.2 Vertex-Buffer-Objects
- 4.3.3 Beleuchtungsmodell
- 4.3.4 Das Terrain als Triangle-Strip
- 4.3.5 Bitoperationen
- 4.1 Implementierung der Algorithmen
- 5 Ergebnisse und Bewertung
- 5.1 Darstellung des Erreichten
- 5.2 Das Spiel
- 5.3 Mögliche Verbesserungen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Bachelorarbeit zielt auf die Implementierung eines 3D-Flugsimulators für das Apple iPhone 3GS ab, wobei der Fokus auf der prozeduralen Generierung des Spielterrains liegt. Dies soll die begrenzten Ressourcen des Mobilgeräts schonen und gleichzeitig abwechslungsreiche Spielwelten ermöglichen.
- Prozedurale Terrain-Generierung mittels verschiedener Algorithmen
- Optimierung der Implementierung für die begrenzten Ressourcen des iPhones
- Verwendung von OpenGL ES 2.0 und dem PowerVR SDK
- Analyse und Vergleich verschiedener prozeduraler Algorithmen
- Entwicklung eines funktionierenden 3D-Flugsimulators
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung führt in die Thematik der zunehmenden Verbreitung von Spielen auf Smartphones und die damit verbundenen Herausforderungen bezüglich der begrenzten Ressourcen ein. Sie beschreibt die Vorteile prozeduraler Methoden zur Generierung von Spielinhalten und benennt das Ziel der Arbeit: die Implementierung eines 3D-Flugsimulators mit prozedural generiertem Terrain für das iPhone 3GS.
2 Aufgabenstellung: Dieses Kapitel beschreibt den Ausgangspunkt der Arbeit, die Limitationen von Smartphones im Vergleich zu Heimcomputern und die Vorteile prozeduraler Methoden zur Ressourcenschonung. Es werden Beispiele aus bestehenden Spielen genannt, die bereits prozedurale Verfahren einsetzen, und die Aufgabenstellung der Arbeit wird präzisiert.
3 Fachliches Umfeld: Kapitel 3 liefert den theoretischen und technologischen Hintergrund der Arbeit. Es werden verschiedene Algorithmen zur prozeduralen Terrain-Generierung (wie Midpoint Displacement, Particle Deposition etc.) erklärt und deren Vor- und Nachteile analysiert. Der technologische Teil fokussiert auf die verwendeten Werkzeuge und APIs (OpenGL ES 2.0, PowerVR SDK) und die Spezifikationen des Apple iPhone 3GS. Die Analyse der Algorithmen mündet in eine Auswahlentscheidung für die Implementierung.
4 Implementierung des Spiels: Dieses Kapitel beschreibt die detaillierte Umsetzung der ausgewählten Algorithmen zur Terrain-Generierung und die Implementierung des Flugsimulators selbst. Es werden verschiedene Aspekte der Spielentwicklung behandelt, von der grundlegenden Spielarchitektur bis hin zu Optimierungsstrategien, um die Performance auf dem iPhone zu verbessern (z.B. Verwendung von Vertex-Buffer-Objects). Die Kapitelteile befassen sich mit der Implementierung der Algorithmen (Particle-Deposition und Midpoint-Displacement), einer Analyse der Ergebnisse und der finalen Auswahl, sowie der Implementierung der Spielmechaniken, der Skybox und der Flugkamera.
Schlüsselwörter
Prozedurale Terrain-Generierung, Flugsimulator, Apple iPhone 3GS, OpenGL ES 2.0, PowerVR SDK, Midpoint-Displacement, Particle-Deposition, Ressourcenoptimierung, 3D-Grafik, Mobilgeräte-Spieleentwicklung.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Bachelorarbeit: Prozedurale Terrain-Generierung für einen 3D-Flugsimulator auf dem Apple iPhone 3GS
Was ist das Thema der Bachelorarbeit?
Die Bachelorarbeit befasst sich mit der Implementierung eines 3D-Flugsimulators für das Apple iPhone 3GS. Der Schwerpunkt liegt auf der prozeduralen Generierung des Spielterrains, um die begrenzten Ressourcen des Mobilgeräts zu schonen und dennoch abwechslungsreiche Spielwelten zu ermöglichen.
Welche Algorithmen zur prozeduralen Terrain-Generierung werden untersucht?
Die Arbeit untersucht verschiedene Algorithmen, darunter Midpoint Displacement, Particle Deposition, Fuzzy-Landscaping, Fault-Line Algorithmus, Circles Algorithmus und Fractal-Brownian-Motion. Diese Algorithmen werden analysiert, verglichen und hinsichtlich ihrer Eignung für die mobile Plattform bewertet.
Welche Technologien werden verwendet?
Die Implementierung erfolgt unter Verwendung von OpenGL ES 2.0 und dem PowerVR SDK. Das Zielgerät ist das Apple iPhone 3GS. Die Arbeit beschreibt detailliert die Verwendung dieser Technologien und die damit verbundenen Herausforderungen.
Wie ist die Arbeit strukturiert?
Die Arbeit gliedert sich in fünf Kapitel: Einleitung, Aufgabenstellung, Fachliches Umfeld (theoretischer und technologischer Hintergrund sowie Algorithmenanalyse), Implementierung des Spiels (inklusive Optimierungsstrategien) und Ergebnisse sowie Bewertung. Ein detailliertes Inhaltsverzeichnis ist im Dokument verfügbar.
Welche Optimierungsstrategien wurden eingesetzt?
Um die Performance des Flugsimulators auf dem ressourcenbeschränkten iPhone 3GS zu optimieren, wurden verschiedene Strategien angewendet, darunter die Verwendung von Array of Structures, Vertex-Buffer-Objects, ein optimiertes Beleuchtungsmodell und die Darstellung des Terrains als Triangle-Strip. Der Einsatz von Bitoperationen zur Beschleunigung wird ebenfalls diskutiert.
Welche Ergebnisse wurden erzielt?
Die Arbeit resultiert in einem funktionierenden 3D-Flugsimulator für das Apple iPhone 3GS mit prozedural generiertem Terrain. Die Ergebnisse der Implementierung und die Performance werden detailliert dargestellt und bewertet. Zusätzlich werden mögliche Verbesserungen für zukünftige Arbeiten aufgezeigt.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit am besten?
Die wichtigsten Schlüsselwörter sind: Prozedurale Terrain-Generierung, Flugsimulator, Apple iPhone 3GS, OpenGL ES 2.0, PowerVR SDK, Midpoint-Displacement, Particle-Deposition, Ressourcenoptimierung, 3D-Grafik, Mobilgeräte-Spieleentwicklung.
Welche Ziele wurden verfolgt?
Die Hauptziele der Arbeit waren die Implementierung eines funktionierenden 3D-Flugsimulators auf dem iPhone 3GS mit prozedural generiertem Terrain, die Analyse und der Vergleich verschiedener Algorithmen zur prozeduralen Terrain-Generierung und die Optimierung der Implementierung für die begrenzten Ressourcen des iPhones. Die Verwendung von OpenGL ES 2.0 und dem PowerVR SDK war ein weiterer wichtiger Aspekt.
Wie wird die Auswahl der Algorithmen begründet?
Die Auswahl der für die Implementierung verwendeten Algorithmen basiert auf einer detaillierten Analyse der verschiedenen Verfahren im Kapitel "Fachliches Umfeld". Die Analyse berücksichtigt Faktoren wie Komplexität, Performance und die Qualität des generierten Terrains im Kontext der begrenzten Ressourcen des iPhones. Die finale Auswahlentscheidung wird ausführlich begründet.
- Citar trabajo
- Paul Ehrhardt (Autor), 2010, Isle of Skye - Ein Flugsimulator mit prozeduraler Terrain-Generierung für das Apple iPhone, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/149751
