UNIVE RSITATEA „ALEXANDRU IOAN CUZA ” FACULTATEA DE INFORMATICĂ LUCRARE DE LICENȚĂ Coordonator științific Lector Dr. Adrian Iftene Absolvent Niță… [617310]

UNIVE RSITATEA „ALEXANDRU IOAN CUZA ”
FACULTATEA DE INFORMATICĂ

LUCRARE DE LICENȚĂ

Coordonator științific
Lector Dr. Adrian Iftene
Absolvent: [anonimizat]
2013

UNIVERSITATE A „ALEXANDRU IOAN CUZA ”
FACULTATEA DE INFORMATICĂ

WORMS
Joc 2D pentru platfoma Android

Coordonator științific
Lector Dr. Adrian Iftene
Absolvent: [anonimizat]
2013

DECLARAȚIE PRIVIN D ORIGINALITATE ȘI RESPECTAREA
DREPTURILOR DE AUTOR

Prin prezenta declar că Lucrarea de licență cu titlul “ Worms – Joc 2D pentru platforma
Android ” este scrisă de mine și nu a mai fost prezentată niciodată la o altă facultate sau
instituție de învățământ superior din țară sau străinătate. De asemenea, declar că toate sursele
utilizate, inclusiv cele preluate de pe Internet, sunt indicate în lucrare, cu respectarea regulilor
de evitare a plagiatului:
 toate fragmentele de text reproduse exact, chiar și în traducere proprie din altă limbă,
sunt scrise între ghilimele și dețin referința precisă a sursei;
 reformular ea în cuvinte proprii a textelor scrise de către alți autori deține referința
precisă;
 codul sursă, imagini etc. preluate din proiecte open -source sau alte surse sunt utilizate
cu respectarea drepturilor de autor și dețin referințe precise;
 rezumarea id eilor altor autori precizează referința precisă la textul original.

Iași, 03.07 .2013

Absolvent: [anonimizat]
_________________________

DECLARAȚIE DE CONSIMȚĂMÂNT

Prin prezenta declar că sunt de acord ca Lucrarea de licen ță cu titlul “ Worms – Joc 2D pentru
platforma Android ”, codul sursă al programelor și celelalte conținuturi (grafice, multi media,
date de test etc.) care însoțesc această lucrare să fie utilizate în ca drul Facultății de Informatică.
De asemenea, sunt de a cord ca Facultatea de Informatică de la Universitatea Alexandru Ioan
Cuza Iași să utilizeze, modifice, reproducă și să dis tribuie în scopuri necomerciale programele –
calculator, format executabil și sursă, realizate de mine în cadrul prezentei lucrări de li cență.

Iași, 03.07 .2013

Absolvent: [anonimizat]
_________________________

Cuprins

Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 6
Capitol ul 1. Platforma de dezvoltare Android ………………………….. ………………….. 9
1.1 Aplicatii populare ………………………….. ………………………….. ……………. 10
1.2 Worms ………………………….. ………………………….. ………………………….. 14
1.2.1 Scurt istoric ………………………….. ……………………….. 14
1.2.2 Descriere ………………………….. ………………………….. . 15
1.2.3 Versiunile pen tru platforma Android …………………… 15
1.3 Obiectiv ………………………….. ………………………….. ………………………….. 18
1.4 Concluzii ………………………….. ………………………….. ……………………….. 18
Capitolul 2. Tehnologii folosite ………………………….. ………………………….. …………. 20
2.1 Sistemul de operare Android ………………………….. ………………………….. 20
2.2 AndEngine ………………………….. ………………………….. ……………………… 21
2.3 Box2D ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 22
2.4 Physics Body Editor ………………………….. ………………………….. ………… 23
2.5 Concluzii ………………………….. ………………………….. ……………………….. 24
Capitolul 3 . Prezentarea aplicației ………………………….. ………………………….. …….. 25
3.1 Descriere și gameplay ………………………….. ………………………….. ………. 25
3.2 Mediul virtual ………………………….. ………………………….. …………………. 28
3.3 Armament ………………………….. ………………………….. ………………………. 30
3.4 Concluzii ………………………….. ………………………….. ……………………….. 32
Capitolul 4. Inteligența artificială ………………………….. ………………………….. ………. 33
4.1 Obiectiv e ………………………….. ………………………….. ………………………… 33

4.2 Algoritmul A* ………………………….. ………………………….. …………………. 34
4.3 Strategii ………………………….. ………………………….. ………………………….. 37
4.4 Balansarea dinamică a dificultății ………………………….. …………………… 39
4.5 Concluz ii ………………………….. ………………………….. ……………………….. 40
Concluzii finale ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 41
Bibilografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 42

6
1. Sondaj online realizat de Today ’s Gamers pe un eșantion de 1 3000 de persoane din țările menționat e

Introducere

Considerate î n jurul anilor 1950 -1960 doar o simplă curiozitate în lumea calculatoarelor,
jocurile video au reușit , din 1970 când au atins popularitate la scară largă și până în prezent, să
contrui ască în jurul lor una dintre industriile de top ale economiei mondiale.
Fiind disponibile pentru o multitudine de platforme precum calculatoare personale,
console sau dispozitive mobile, jocurile video sunt alese de sute de milioane de persoane din
întreag a lume ca modalitate de petrecere a timpului liber (Fig.1). Astfel, industria jocurilor
video se află într -o continuă dezvoltare și ajunge la câștiguri anuale de zeci de miliarde de
dolari . După cum sugerează și (Fig.2 ) aceste câștiguri au tendința de a cr ește de la an la an,
principalele motive fiind progresul constant al tehnologiilor din industria calculatoarelor, dar
și numărul tot mai mare al persoanelor care intră în contact cu această lume.

Fig.1 Procente din po pulaț ie care aleg j ocurile video 1 Fig. 2 Câștigurile anuale ale industrie jocurilor video

Deși fiecare platformă pentru dezvoltarea jocurilor video are un rol importan t și bine
definit , atenția ne este atrasă de dispozitivele mobile , în special smartphone -uri și tablete, a
căror ramură a cunoscut de-a lungul ultimilor ani o expansiune extraordinară.

0 20 40 60 80 100
Marea Britanie
Germania
Franța
Olanda
Belgia
S.U.A. Bărbați
Femei
0 10 20 30 40 50 60 70
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011 Miliarde de
dolari

7
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Nokia_Communicator
2. http://www.flurry.com/flurry -analytics.html
De la 17 ani de la lansarea primului smartphone modern de către compania Nokia
(modelul Nokia Communicator1) și p ână în zilele noastre (a.c. 2013 ) numărul de d ispozitive
mobile i nteligente a depăș it pragul de un miliard la nivel mondial, creștere care a adus odată
cu ea și explozia pieței jocurilor video dedicate acestor dispozitive mobile.
Pe langă numărul mare de dispozitive și diversitatea categoriilor de jocuri disponibile,
această explozie se datorează și avantajelor pe care această industrie le are asupra “surorilor”
sale (industria jocurilor pentru calculatoare personale sau pentru console ), atât din punct de
vedere al utilizatorului final, cât și din pu nct de vedere al dezvoltatorilor de jocuri . Printre
aceste avantaje se numară [1]:
 dimensiunea redusă a dispozitivelor care permite utilizatorilor să se bucure de aplicații
în orice loc s -ar afla;
 modul de interacționare foarte intuitiv și natural dintre d ispozitiv și utilizator prin
intermediul ecranelor tactile sau accelerometrului;
 existența așa numitelor market -uri care facilitează din punct de vedere al utilizatorului
achiziționarea jocurilor și din punct de vedere al dezvoltatorului publicarea acestor a;
 numărul mare de unelte de dezvolta re pentru acest tip de aplicații mobile ;
 prețul accesibil al aplicațiilor.
Astfel, nu este de mirare că un studiu realizat recent de compania Flurry Analytics2
relevă faptul că jocurile sunt aplicațiile cele mai folosi te de către deținătorii de dispozitive
mobile inteligente. (Fig.3)

Fig.3 Cele mai folosite aplicații pe dispozitivele mobile inteligente 39%
24% 17% 3% 3% 14% Smartphone
Jocuri
Rețele sociale
Utilități
Sănătate
Lifestyle
Altele 67% 10% 9% 4% 2%
8% Tablete
Jocuri
Rețele sociale
Divertisment
Utilități
Știri
Altele

8

Toate aspectele menționate mai sus date duc la concluzia că dispozitivele mobile
inteligente au o influ ență mare asupra industriei jocurilor video și vor avea parte de un viitor
îndelungat în cadrul acesteia.
Influențat de tendințele pieței prezentate anterior, îmi propun prin intermediul acestei
lucrări implementarea unei astfel de aplicații pen tru platfor ma mobilă Android. Aplicația,
inspirată dintr -o serie de jocuri video populară, se încadrează în categoria strategie turn -based
și oferă posibilitatea utilizatorilor de a -și testa îndemânarea atât împotriva unui jucător
controlat de calculator, cât și împo triva unui alt utilizator uman în modul hotseat ( dispozitivul
este controlat pe rând de fiecare jucător). Accentul este pus pe oferirea unei experiențe de joc
bogată și intuitivă, dar și pe dezvoltarea un ui algoritm robust de inteligență artificială care s ă
reușească să pună jucătorii în dificultate.
În Capitolul 1 este prezentat pe scurt mediul de dezvoltare mobilă Android, este realizat
un top al celor mai populare jocuri publicate sub această platformă și sunt identificate și
analizate soluțiile existent e.
Capitolul 2 face o scurt ă introducere în lumea dezvoltării de jocuri video și prezintă
tehnologiile folosite pentru atingerea obiectivului acestei lucrări. Printre tehnologii se numără
sistemul de operare Android, motorul de joc AndE ngine și motorul de fizică Box2D .
Capitolul 3 descrie în detaliu toate funcționalitățile aplicației și metodele folosite pentru
implementarea acestora.
Capitolul 4 pune accentul pe implementarea algoritmului de inteligență artificială. Sunt
prezentate concepte generale ce au fost aplicate în procesul de implementare, modificările și
adaptările făcute pentru a se potrivi contextului jocului dezvoltat.

9
1. http://www.android.com/
2. https://play.google.com/
3. http://www.nielsen.com/
Capitolul 1
Platforma de dezvoltare Android

Android1 este în prezent cea mai populară și totodată cea mai puternică platformă de
dezvoltare mobilă, ea fiind nucleul a sute de milioane de dispozitive mobile răspândite în
întreaga lume. Prin colaborări cu experți de nivel mondial în domeniul software și hardware,
platforma Android se află într -o continuă dezvoltare în încercarea de a oferi atât utilizatorilor,
cât și dezvoltatorilor, performanțe din ce în ce mai ridicate și noi capabilități funcționale .
Din punct de vedere al dezvoltatorilor, Android pune la dispoziție o serie de unelte
performante (SDK , debugger, IDE, etc.) și un model unic de aplicație, facilitând astfel crearea
de aplicații care să profite din plin de capabilitățile software și hardware pentru o gamă largă
de dispozitive. Din punct de vedere al utilizatorilor, Android oferă o expe riență bogată prin
design -ul și m odul de interacțiune extrem de intuitiv, ușurința cu care se realizează
multitasking, multitudinea de posibilități de customizare a dispozitivului sau modalitățile de
stocare și sincronizare a datelor personale (cloud computing) [1].
Ca mai toate platforme le de dezvoltare mobilă moderne, Android oferă utilizatorilor și
dezvoltatorilor săi un loc în care aceștia pot, cu ușurință , regăsi, achiziționa sau publica
aplicații . Cunoscut în momentul actual sub numele de Google Play2, market -ul platformei
Android pune la dispoziție o listă numeroasă de categorii de aplicații, aceasta întinzându -se de
la cele cu iz financiar sau medical până la aplicații multimedia. Google Play menține un
caracter deschis față de utilizatorii săi permițându -le acestora un control tota l asupra
aplicațiilor personale și a contului Android. Astfel, în fiecare zi mii de persoane vin în contact
pentru prima dată cu acesta platformă prin activarea unui dispozitiv mobil Android.
Din multiplele categorii de aplicații existente pe market, ies din nou în evidență
jocurile . Acestea par a fi, conform statisticilor realizate de companii specializate în domeniu,
tipul preferat de aplicații al utilizatorilor . Astfel, jocurile sunt atât cele mai descărcate cât și
cele mai folosite aplicații la nivel de dispozitive mobile. Totodată, un studiu realizat de
compania americană Nielsen3 relevă faptul că 93% dintre utilizatori ar fi dispuși să plătească
pentru achiziționarea unei aplicații de tip joc . (Fig.4)

10

Fig.4 Jocurile domină și din punct de vedere financiar celelalte aplicații

1.1 Aplicații populare
Cu titluri care numără zeci de milioane de descărcări, jocurile sunt cele mai căutate
aplicații mobile ale momentului. În continuare vom prezenta pe scurt câteva dintre cele mai
populare titluri de jocu ri printre utilizatorii de dispozitive mobile inteligente .

Angry birds
Cu șase titluri la activ și peste un miliard de descărcări cumulate pe toate platformele ,
Angry birds este fără îndoială cea mai de succes aplicație mobilă creată până în prezent. J ocul
a cucerit prin simplitate, creativitate, personajele carismatice și iscusite, dar și prin fizica din
spatele acest uia care aduce o nouă experiență de fiecare dată când este jucat.
Structurat pe nivele, povestea jocului este concentrată în jurul unui s tol de păsări care
trebuie să își recupereze ouăle furate de o grupare răuvoitoare de porcușori. Controlând o
praștie uriașă, jucătorul trebuie să lanseze păsările către grupul de porcușori care sunt protejați
de structuri construite din diverse materiale cu scopul de a -i elimina. Fiecare tip de pasăre este
eficientă pentru un anumit tip de atac și un anumit tip de material. Astfel este lăsată la
latitudinea jucătorului construirea unei strategii perfecte pentru câștigarea nivelului. (Fig. 5,6)
Combinația d e gameplay care conduce la dependență, caractere, stil comic și chiar preț
redus au determinat lansarea jocului și pe alte platforme cum ar fi PC sau console unde acesta
se bucura de aceeași popularitate. [ 3] 93% 87% 84% 84% 77% 76%
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Procentaj din utilizatori
care ar plăti pentru o
categorie de aplicații

11

1. http://www.rovio.com/UserFiles/Image/RovioProducts//380x286_48.jpg
2. http://www.rovio.com/UserFiles/Image/RovioProducts//380x286_104.png
3. https://lh6.ggpht.com/g84rWJeawTzqO3YlxssR2FqRw8MfbBNxs10c1Ns7l LR3-UQoz6quPktmGWZJOqs0J9Ue
4. https://lh4.ggpht.com/q81slIgdIz6sj9XY -ha1x4kyxK60pQfHVsSW1l7t9uSovmWlE_45LWy -a_Ff2DLuv5Y=h230

Fig.5 Pasăre distrugând structura protectivă a porcușorilor 1

Drag Racing
Cu peste 70 de milioane de descărcări Drag Racing a devenit cel mai popular joc de
curse pentru dispozitivele mobile. Jocul presupune câștigarea a diverse turnee de curse în linie
dreaptă folosind cele peste 50 de modele de mașini disponibile și upgrade -uri pentru creșterea
performanței acestora (Fig. 7,8). Cheia jocului este de a găsi echilibrul perfect între cai -putere,
control, putere de frânare și accelerație având la dispoziție o anumită sumă de bani, lucru nu
foarte facil cum ar părea la prima vedere. Pentru sporirea experienței de joc se dă posibilitatea
organizării de curse cu jucători din întreaga lume, formarea de echipe pentru competiții online
și împărtășirea de strategii câștigătoare. [4]
Simplitate a controalelor , multitudinea de echipamente și strategii abordabile și
experiența online au făcut din Drag Racing o aplicație extrem de populară printre deținătorii
de smartphone -uri și tablete.
Fig. 6 Tipurile de păsări puse la dispoziție in joc 2
Fig.7 Mașină aflată in cursă. Mașina este controlată doar
prin cele 2 pedale de schimbare a vitezei, punctele critive
fiind indicate de cadranul de pe mijlocul ecranului 3 Fig.8 Meniul din care mașina poate fi customizată după
dorințele jucătorului 4

12
1. http://play.google.com/store/apps/details?id=com.halfbrick.fruitninja
2. http://lh6.ggpht.com/xmvuGIyF1egkKN8jdbMHJ5SheCe2Tc2KXV86bU5GWPGrU16xhQwjMF2MDdynkRcFkcr
3. https://play.google.com/store/apps/ details?id=com.kiloo.subwaysurf+
Fruit N inja1
Un alt joc extrem de popular este Fruit Ninja care se mândrește cu peste 300 de
milioane de descărcări cumulate pe toate platformele mobile. Pe cât de simplu este gameplay –
ul pe atât de dependent poate deveni. Scopul jucătorului este ca folosind o sabie controlată
prin intermediul ecranului tactil să taie diverse fructe care sunt aruncate în suprafața de joc și
să evite în același timp bombele care apar la anumite intervale de timp. Jocul se termină atunci
când scapă netăiate trei fructe sau la contactul sabiei cu o bombă capcană. Îndemânarea
utilizat orilor poate fi testată și online în meciuri cu alți jucători din întreaga lume, iar spiritul
competitiv este pus la încercare prin intermediul topurilor celor mai buni jucători (Fig. 9) . [5]
Popularitatea aplicației a determinat producătorii să realizeze și versiuni pentru alte
platfome cum ar fi Windows 8 sau Xbox 360, cea din urmă având parte de o priză mai bună la
public datorită modului de joc care necesită folosirea corpului pentru interacțiunea cu jocul
prin intermediul tehnologiei Kinect.

Fig. 9 Captură din timpul jocului în care
se observă fructele și bomba capcană 2

Subway surfers
Deși are în spate un concept simplist, Subwa y surfers3 a reu șit să cucerească utilizatorii
de dispozitive mobile, având la numai un an de la lansare peste 50 de milioane de descărcări.
Jocul este practic o cursă “infinit ă” cu obstacole în care scopul jucătorului este să parcurgă,
ajutat uneori de “super puteri”, o distanță cât mai mare (Fig. 10, 11). Grafica impresionantă de
care beneficiază și posibilitate a de a concura cu jucători din toată lumea pentru depășirea de
recorduri fac din acest joc rețeta perfectă pentru o aplicație destinată platformelor mobile [6].

13
1-2. https://play.google.com/store/apps/details?id=com.kiloo.subwaysurf (sursă imagini)
3. http://www.modojo.com/news/wheres_my_water_downloaded_over_100_million_times_swampy_celebrates_1st_birthday

Where’s my water
Având parte de o grafică uimitoare, o simulare fizică foarte fidelă lumii reale și o idee
ingenioasă la bază, aplicația Where ’s my water se regăsește și ea în categoria celor mai
descărcate jocuri pentru platforme mobile cu peste 100 de milioane de accesări. Făcând parte
din genul de jocuri puzzle, acesta pune la î ncercare abilitățile strategice ale utilizatorilor
“forțându -i” pe aceștia s ă își pună gândirea în mișcare. Jocul are ca scop dirijarea unui volum
de apă de -a lungul unui traseu până într -un punct final, evitând diverse obstacole și ev entual
obținând anum ite bonusuri (Fig.12) [7].

Fig. 10 Caracterul trebuie sa ocolească în
vederea atingerii obiectivului 1 Fig. 11 Caracterul este ajutat de super –
puteri pentru a -și atinge obiectivul 2
Fig. 12 Distrugând porțiuni de teren și evitând obstacolele, utilizatorul
trebuie să conducă apa către personajul aflat în partea de jos a imaginii 3

14
1. http://www.team17.com/
2. http://en.wikipedia.org/wiki/European_Computer_Trade_Show Analizând cele cinci exemple descrise mai sus observăm că indiferent că este vorba
despre un joc strategic, sportiv sau de tip puzzle, există anumite puncte comune care fac
dintr -o astfel de aplicație un succes în rândul utilizatorilor. Tendința nu este de a dezvolta
jocuri cât mai complexe pentru platformele mobile, ci pornind de la un concept simplu, dar
ingenios, să se contruiască o aplicație care să respecte următoarele principii :
 să fie intuitiv și natural din punct de vedere al experienței de joc și al modului de
interacțiune cu dispozitivul ;
 să conțină pe rsonaje carismatice, amuzante însoțite de efecte sonore și animații
 să ofere o gamă largă de variante din care utilizatorul să poate alege în timpul
jocului (personaje, ustensile, upgrade -uri etc.);
 să dea posibilitatea utilizatorilor de a exper imenta aplicația în mediul online alături
de alți jucători;
 întrucât capacitatea unei baterii pentru dispozitiv ele mobil e nu este fo arte mare
jocuri le ar trebui s ă se poată desfășura în reprize scurte ( aproximativ 5 minute )
pentru a nu împiedica utilizatorul din îndeplinirea ulterioară a altor activități.

1.2 Worms
Printre numeroasele jocuri existente pentru platforma mobilă Android, regăsim și două
titluri care continuă o îndelungată și celebră serie de jocuri video pentru calculatoare personale
și console, anume seria “Worms”1. Cele dou ă jocuri menționate mai devreme sunt “Worms” și
“Worms 2: Armageddon”.
1.2.1 Scurt istoric
Ideea jocului aparține lui Andy Davi dson care a creat prima versiune a acestuia, numită
„Total Worm age” , pentru a participa la un concurs de programare susținut de revista „ Amiga
Format ”. Deși nu a câștigat competiția, Davidson nu s -a dat bătut și în septembrie 1994 la
European Computer Tra de Show1 a fost remarcat de compania britanică Team17 care s -a oferit
să îl ajute la îmbunătățirea și publicarea proiectului. Din colaborarea celor două părți a luat
naștere în anul 1995 seria „Worms” care s -a bucurat încă de la început de popularitate. Până în
prezent seria numără peste 10 titluri (Worms, Worms 2, Worms Armageddon, Worms 3D,
etc.) și are milioane de copii vândute în întreaga lume. [8]

15
1-2. https://play.google.com/store/apps/details?id=com.ea.worms_row (sursă imagini) 1.2.2 Descriere
Jocul este o strategie în stilul turn -based care poate fi jucat în modul singleplayer
împotriva calculatorului sau online în modul multiplayer alături de alți utilizatori. Fiecare
jucător controlează o “armată” de caract ere asemănătoare unor viermi și ajutându -se de un set
de arme și ustensi le au ca scop eliminarea echipelor adverse. Pentru a diversifica experiența de
joc mapele pe care se desfășoară acțiunea sunt generate în mod aleator și pot fi distruse cu
ajutorul armelor puse la dispoziție , iar ocazional sunt introduse pachete surpriză pe suprafața
acestora. Printre caracteristicile car e au făcut acest joc atât de popular se numără: personajele
carismatice înzestrate cu voci pițigăiate care fac deliciul jucătorilor, efectele sonore amuzante
rulate pe fundal și nu în ultimul rând s etul de peste 40 arme și ustensile bizare, creative dar în
același timp și eficiente. [8]

1.2.3 Versiunile pentru platforma Android
Ținând cont de faptul că industria jocurilor video și -a îndreptat foarte mult atenția în
ultimii ani asupra platformelor mobile, era aproape inevitabil ca o serie atât de populară c um
este Worms să nu fie portată și la nivelul dispozitivelor mobile inteligente. As tfel, în anul 2011
dezvoltatorii de la Electronic Arts Nederland BV lansează primul titlu al seriei „Worms ”
pentru sistemul de operare Android .
Această primă versiune mobi lă a jocului se bucură de multe dintre elementele definitorii
care au făcut seria atât de celebră. Avem în continuare parte de mape destructibile generate in
mod aleator pe care personaje le carismatice și pline de umor cu care au fost obișnuiți fanii
serie i sunt gata să se confrunte (Fig.13,14 ). Dialogurile pițigăiate și efectele sonore amuzante
își fac și ele locul fiind un mare plus pentru experiența de joc.

Fig.13 Mapa generată aleator populată de
caracterele gata de confruntare 1 Fig. 14 Caracterele aflate în plin război;
se observă influența exploziei asupra mapei 2

16
Pentru obținerea victoriei, la dispoziția jucătorilor stă un set de 26 de arme și ustensile
printre care se numară și elementele bizare și creative cu care jocul și -a obișnuit fanii. Dintre
acestea amintim arme precum Banana Bomb, Holy Hand Grenade, The S heep sau Concrete
Donkey (Fig.15 ).

Deși se bucură de multe din elementele definitor ii ale seriei “Worms” și are p otențialul
unei aplicații de su cces, lipsuri le și limitările de care suferă această versiune fac din ea un
produs nefinis at, fapt ce explică și rating -ul scăzut de care a avut parte aplicația (Fig. 16).
Ca mai toate aplicațiil e pentru platforma Android, jocul “Worms” este disponibil
pentru download pe Goog le Play în schimbul sumei de aproximativ 2 dolari . Analizând
tendința prețurilor pe market se poate spune că prețul nu este tocmai potrivit pentru o aplicație
cu multe goluri. Secțiunea de comentarii din cadrul Google Play dedicată jocului confirmă
ideea prețului ridicat prin o parte din utilizatori care își exprimă regretului față de
achiziționarea produsului pentru această sumă.
Versiunea pentru PC sau console a fost criticat ă de-a lungul timpului pentru lipsa de
noutați aduse jocului. Astfel, era de așteptat ca lansarea jocului pentru smartphone -urile
Android să aducă odată cu ea noutați în privința setului de arme și ustensile sau în privința
stilului de joc. Modificările în să sunt aproape inexistente, iar în ceea ce privește armamentul
pus la dispoziție, acesta este limitat față de celelalte versiuni ale jocului.
Pentru un utilizator care vine în contact pentru prima oară cu acest joc înțelegerea
gameplay -ului și a modului de funcționare al armelor și ustensilelor este foarte important. De
aceea tutorialele de îndrumare a utilizatorului sunt extrem de binevenite. Totuși, această
versiune a jocului nu vine foarte mult în ajutorul utilizatorului oferind doar tutoriale text
însoțite de imagini explicative care nu sunt întotdeauna îndeajuns pentru o bună înțelegere a
jocului.
Tot în secțiunea de comentarii de pe Google Play vedem că jocul nu are o funcționare
corectă pe tot parcusul folosirii acestuia. Astfel, utilizatorii reclam ă lucruri precum: dispariția
Fig. 15 Armamentul pus la dispoziția jucătorilor

17
1. https://play.google.com/store/apps/details?id=com.ea.worms_row sau funcționarea eronată a unor butoane din cadrul jocului, controlul îngreunat al
caracterelor, închiderea forțată a aplicației sau imposibilitatea rulării acesteia pentru unele
versiuni de sisteme de operare Android. Nu tocm ai un comportament pe care o aplicație
“finală” achiziționată contracost ar trebui să îl aibă.
De departe cel mai mare gol al aplicației este lipsa modului multiplayer. Deși
beneficiază de opțiunea “multiplayer”, aceasta permite mai multor utilizatori să s e confrunte
doar de pe același dispozitiv mobil, modalitate ce limitează experimentarea jocului în
compania altor jucători. Acest lucru aduce un minus semnificativ experienței per -totale a
aplicației.

Fig. 1 6 Aplicația are parte de un rating dezamăgitor1

Nemulțumirile fanilor seriei nu au rămas însă neascultate. Astfel, în luna aprilie a
anului 2013 apare un nou titlu al seriei, el purtând numele „Worms 2: Armageddon”. În acest
nou joc sunt rezolvate multe din problemele existente anterior și sunt adu se îmbunătățiri
substanțiale experienței de joc , păstrându -se totodată elementele care au făcut seria celebră .
Dintre acestea enumerăm [9]:
 rezolvarea problemelor de interacțiune dintre utilizator și dispozitiv ;
 introducerea unor noi stiluri de joc și posibilități de customizare a experienței de
joc;
 un nou set de arme specifice seriei;
 îmbunătățirea semnificativă a graficii (Fig. 17) ;
 cea mai importantă adiție este cu siguranță implementarea modului multiplayer
care permite utilizatorilor să își testeze ab ilitățile strategice online alături de alți
pasionați ai jocului.

18
1-2. https://play.google.com/store/apps/details?id=com.worms2armageddon.app (sursă imagini) Toate aceste plusuri ale noii versiuni ale jocului au impresionat atât fanii seriei, cât și
criticii din domeniu, ambele categorii având de spus doar lucruri pozitive la adresa aplicației.
Acest lucru se poate observa în rating -ul mult mai mare față de versiune anterioară pe care
jocul îl are și în numărul de descărcări de care aplicația a avut parte (peste 500.000 la câteva
luni de la lansare) (Fig. 18).

1.3 Obiectiv
Pornind d e la conceptul care stă în spatele jocului Worms, această lucrare își propune
abordarea dezvoltării unui joc pentru platforma Android care să păstreze, pe cât este posibil,
caracteristicile specifice seriei. Accentul va cădea pe implementarea unui algoritm de
inteligență artificială robust care să reprezinte o provocare pentru utilizatorul final.
Jocul “Worms” va fi implementat pentru sistemul de operare Android și se va avea la
bază motorul de joc AndE ngine și motorul de fizică Box2D . Algoritmul de intelig ență
artificială va folosi tehnici de căutare a drumului optimal, diverse metode de scanare a hărții
jocului și balansarea dinamică a dificultății.

1.4 Concluzii
Piața platformelor pentru dispozitive mobile și -a îndreptat atenția în ultimii ani asupra
dezvoltării de jocuri video. Au apărut ca rezultat aplicații ca „Angry birds” sau „Fruit Ninja”
care au fost achiziționate pe zeci de milioane de dispozitive din întreaga lume. În multitudinea
de jocuri existente regăsim și un titlu recent care întrunește toa te caracteristicile unei rețete de
Fig.17 Noul joc are parte, pe lângă elementele
definitorii seriei, de o grafică impresionantă 1 Fig. 18 Rating -ul aplicației pe Google Play 2

19
success pentru piața dispozitivelor mobile. Este vorba versiunea mobilă a celebrului joc
„Worms” care reușește să adune în doar câteva luni de la lansare sute de mii de descărcări.

Influențat de tendința pieței jocuril or video care se află într -o continuă dezvoltare și de
conceptul din spatele seriei „Worms”, am decis să îmi îndrept atenția către implementarea
unui joc asemănător celui mai sus menționat având ca țintă sistemul de operare Android, cea
mai masivă și perfo rmantă platformă mobilă a momentului.

20
1. http://www.andengine.org/
2. http://unity3d.com/
3. http://box2d.org/
4. http://bulletphysics.org/wordpress/
5. http://phyz.ath.cx/ Capitolul 2
Tehnologii folosite

Crearea jocurilor video este un proces complex care poate dura de la câteva zile la
câțiva ani și poate implica de la un singur dezvoltator până la o companie întreagă. Printre
princ ipalele etape ale acestui proces se numară : găsirea unui concept de bază , producția,
crearea nivelelor și a resurselor grafice /audio și testarea jocului.
Fie că este vorba despre un joc creat de un dezvoltator independent sau de o companie
din domeniu, în dezvoltarea unor astfel de aplicații intervin numeroase unelte și tehnologii
care ajută și facilitează procesul. Cele mai folosite unelte software sunt: motoarele de joc
(AndEngine1, Unity2, etc.), motoarele de fizică (Box2D3, Bullet4, Phyz5, etc.), editoa rele de
nivele sau convertoarele de resurse.
Pentru dezvoltarea jocului „Worms” au fost folosite următoarele unelte și tehnologii:
 sistemul de operare Android
 motorul de joc AndEngine
 motorul de fizică Box2D
 editorul pentru obiecte fizice Physics Body Edi tor

2.1 Sistemul de operare Android
Android este un sistem de operare open source deținut de compania americană Google
și destinat în principal dispozitivelor mobile cu ecrane tactile. Android se compune dintr -un
nucleu Linux care stă la baza sistemului, o serie de librării și API de n ivel mediu scrise în
limbajul C, iar la nivelul aplicațiilor din framework -uri ce conțin librării compatibile cu Java.
Limbajul de programare principal în care sunt scrise aplicațiile Android este Java. [10]
Android este un s istem de operare puternic și special optimizat crearea unei game largi
de aplica ții pentru dispozitivele mobile inteligente. Bazele unei aplicații Android sunt:
 sunt construite din una sau mai multe componente individuale (activit ăți);

21
1. http://www.android.com/
2. http://www.andengine.org/  fiecare componentă e xecută o acțiune diferită, are un rol bine definit în cadrul
aplicației și poate fi activată individual (chiar și de către alte aplicații);
 componentele permit un management facil în vederea multithreading -ul sau a
multitasking -ului;
 conține un fișier numi t manifest care declară toate componentele și configurația
aplicației;
 fiecare aplicație rulează în sandbox și necesită acordul utilizatorului final pentru
folosirea diverselor componente și funcții ale dispozitivului;
 permit o ușoară customizare a aplicaț iei pentru diferite mărimi și modele de
dispozitive. [11]
Puterea, viteza și optimizarea sistemului de operare Android1, dar și faptul că face parte
din cea mai mare platformă de dezvoltare mobilă la nivel mondial, au făcut din acesta alegerea
perfectă p entru implementarea acestui proiect.

2.2 AndEngine
Un motor de joc oferă dezvoltatorilor o suită de unelte pentru facilitarea creării de
jocuri video. Printre funcționalitățile de bază ale unui astfel de sistem se numără: un motor de
redare pentru grafic ă 2D sau 3D, managementul efectelor sonore și al animațiilor, controlul
asupra scenelor jocului sau comunicare în rețea.

AndEngine2 este un motor de joc creat de Nicolas Gramlich pentru a ușura munca
dezvoltatorilor de jocuri 2D pentru platforma Android. Fiind un proiect open source el este
primește constant îmbunătățiri și noi funcționalități de la zeci de pasionați din întreaga lume.
Bazat pe OpenGL, AndEngine oferă un nivel ridicat de abstractizare și acoperă toate
necesitatățile majore dezvoltării un joc 2D. Este rapid, bine organizat și implementat, printre
funcționalitățile sale numărându -se scalarea pentru toate modelele de dispozitive mobile,
suport pentru multitouch, comunicare în rețea, management al scenelor și entităților din joc,
sisteme de pa rticule etc.
Conceptele specifice jocurile video 2D acoperite de motorul AndEngine sunt:
 Camera : entitate abstractă care determină ce porțiune din lumea virtuală creată în joc
este prezentată utilizatorului; suportă acțiuni precum translația sau zoom -ul;
 Scena : entitate care leagă toate elementele unui joc formând lumea virtuală expusă
utilizatorului;

22
1. http://box2d.org/  Sprite : reprezentarea vizuală a unei entități ce poate fi desenată precum un buton, un
caracter din joc, un meniu, o hartă, etc.;
 Modificatori : modifică în ti mp diverse proprietăți ale entităților (culoare, rotație,
scalare, etc.);
 Motorul propriu -zis: acesta este creierul sistemului el având ca atribuții expunerea
scenei către utilizatorului, updatarea modificatorilor și animațiilor, desenarea entităților
pe ecran și cu input -ul primit de la utilizatori. [12]

Nivelul ridicat de abstractizare și mulțimea de funcționalități și extensii oferite face din
AndEngine o alegere ideală pentru dezvoltarea unui joc 2D cu o complexitate nu foarte
ridicată.

2.3 Box2D
Un m otor de fizică este un framework ce ajută la simularea sistemelor fizice precum
dinamica corpurilor rigide în cadrul unui joc video. Deoarece în jocuri se pune mai mult
accent pe timpul în care simularea este realizată și nu pe precizia acesteia, majoritat ea
motoarelor de fizică existente realizează această simulare într -o manieră aproximativă .

Aflat p rintre cele mai cunoscute motoare de fizică pentru dezvoltarea jocurilor video,
Box2D1 este un proiect open source realizat de Erin Catto în C ++ care își pro pune simularea
dinamicii corpurilor rigide în contextul unei lumi virtuale 2D. Folosind concepte teoretice din
fizica newtoniană, Box2D pune la dispoziția dezvoltatorilor următoarele funcționalități:
 Posibilitatea creării unei lumi virtuale supusă constant unor entități fizice precum
gravitația, forța de frecare, densitate și elasticitatea obiectelor;
 Diverse tipuri de corpuri fizice: dinamice, statice sau hibride;
 Modelarea obiectelor sub formă de poligoane convexe, cercuri sau forme complexe ce
pot fi obț inute prin uniunea celor două;
 Detecția continuă a coliziunilor dintre corpuri sau grupări de corpuri;
 Metode de rezolvarea a coliziunilor;
 Simularea fidelă a forțelor de reacțiune și a impulsurilor;
 Diverse tipuri de articulații sau legături între obiecte fizice. [13]

23
1. http://www.aurelienribon.com/blog/projec ts/physics -body -editor/ Implementarea elegantă și ușurința în modul de folosire al acestor funcționalități în
procesul de dezvoltare a jocurilor video, au făcut din Box2D unul din cele mai populare
motoare de fizică. Astfel, Box2D se poate „lăuda” că stă la baza mu ltor jocuri existente pe
piață, printre acestea numărându -se și Angry birds (cel mai descărcat joc din istoric
platformelor mobile). Popularitatea a adus odată cu ea și portarea acestui motor pe diverse
platforme de dezvoltare, dintre care și Android. Mai precis, a fost implementată o extensie
Box2D pentru motorul de jocuri AndEngine.
Funcționalitățile expuse, popularitatea și modul de îmbinare cu motorul AndEngine,
fac din Box2D candidatul ideal pentru implementarea simulării fizice din jocul „Worms”.

2.4 Physics Body Editor
Aplicația Physics Body Editor1 sare în ajutorul motoarelor de fizică care suportă
repreze ntarea obiectelor doar sub formă de poligoane convexe. În multe situații jocurile conțin
obiecte complexe ce prezintă zone concave greu de admini strat din punct de vedere al fizicii
coliziunilor. Dezvoltatorilor nu le rămâne decât să descompună manual obiectele dorite în
poligoane convexe. Aici intervine însă Physics Body Editor care descompune forme oricât de
complexe ale obiectelor furnizate prog ramului prin intermediul unui bitmap. (Fig. 19)

După încărcarea unei imagini cu forma dorită în program (similară cu cea din Fig. 19),
Physics Body Editor oferă utilizatorului posibilitatea de a calcula în mod automat conturul
obiectului sau îi oferă libertatea acestuia de a plasa singur nodurile dorite pe granița obiectului.
Acestea sunt necesare pentru descompunerea formei în multiple poligoane convexe.
Fig. 19 Descompunerea unei forme complexe în multiple polig oane convexe

24
După terminarea pasului descris anterior, programul folosește nodurile
determinate și forme ază multiple poligoane convexe care reunite compun obiectul
inițial. Fiecare poligon este reprezentat prin coordonatele colțurilor sale. Aceste date
sunt exportate mai departe în format json și sunt apoi folosite în joc pentru crearea
formelor fizice compl exe. Înainte de export, programul oferă utilizatorului posibilitatea
testării formei obținute pentru eventuale modificare ale acesteia.
Physics Body Editor este folosit în procesul de dezvoltare a jocului „Worms”
pentru a descompune forma hărții unui nive l în multiple poligoane convexe necesare
simulării fizicii coliziunilor dintre obiecte.

2.5 Concluzii
Fie că este vorba de un joc dezvoltat de o întreagă echipă sau de un singur dezvoltator
independent, uneltele software ușurează extrem de mult procesul d e creare a jocurilor video.
Motoarele de joc ajută la administrarea resurselor, redarea elementelor vizuale și
controlul logicii aplicației oferind per total un nivel de abstractizare în procesul de dezvoltare.
Motoarele de fizică ajută la transpunerea un or aspecte din realitate în lumea virtuală a
jocurilor. Sunt simulate astfel concepte precum dinamica obiectelor rigide, detecția coliziunii
dintre corpuri sau existența unor forțe constante (gravitația, forța de frecare, elasticitate etc.).
Editoarele de nivel ajută dezvoltatorii în conceperea structurii nivelurilor unui joc și
exportarea rezultatelor într -o multitudine de formate în funcție de nevoile fiecăruia.
Pentru dezvoltare a jocului Worms am ales ca unelte de dezvoltare motorul de joc
AndEngine, motorul de fizică Box2D și editorul nivele Physics Body Editor. Datorită
funcționalităților disponibile , modului de organizare și extensiilor oferite, AndEngine a fost
alegerea potrivită pentru implementarea unui joc cu un astfel de nivel de co mplexitate.
Motorul Box2D împreună cu editorul de nivele Physics Body Editor, oferă exact performanța,
scalabilitatea și funcționalitățile ce au fost necesare pentru simularea aspectelor realității în
lumea jocului Worms.

25
1. Non -Player Character sau Non -Person Character; caracter controlat prin intermediul unui
algoritm de inteligență artificială Capitolul 3
Prezentarea aplicaț iei

Această lucrare are ca obiectiv crearea jocului 2D cu numele „Worms” pentru
platforma Android. Implementarea acestui obiectiv este realizată prin îmbinarea conceptelor și
tehnologiilor prezentate în capitolele anterioare. Astfel, jocul are la bază mot orul AndEngine
prin intermediul căruia sunt controlate și expuse utilizatorului aspectele vizuale și audio
(sprite -uri, animații, efecte sonore), sunt tratate input -urile dispozitivului și sunt administrate
activitățile și scene componente ale aplicației.
Box2D crează prin simularea fizicii obiectelor (harta, personajele, armele, proiectilele
etc.) o lume virtuală care oferă utilizatorului impresia realității. Motorul de fizică face astfel
posibilă existența gravitației, forțelor de frecare, a obiectelor fizice cu proprietăți precum
densitate sau elasticitate și a coliziunilor în timp real dintre acestea.
Jocul este construit în așa fel încât să fie intuitiv, ușor de jucat, dar totodată să pună la
încercare abilitățile strategice ale utilizatorilor. Sesiun ile de joc sunt scurte având o durată de
timp de până la 10 minute și permit deținătorilor de dispozitive mobile să se bucure de
aplicația în orice loc și moment.

Descriere
Worms face parte din categoria jocurilor strategice de tip turn -based , ceea ce îns eamnă
că acțiunea acestuia este împarțită în runde . Utilizatorii pot alege între două moduri de joc:
singleplayer (împotriva unui NPC1) sau hotseat multiplayer (împotriva unui alt jucător uman
folosind același dispozitiv mobil).
Având la dispoziție 40 de secunde în fiecare rundă, jucătorul este nevoit ca folosind
armamentul pus la îndemână să construiască o tactică prin care să elimine echipa adversă. În
fiecare rundă doar unul dintre jucători este în controlul caracterelor sale. Jucătorul are la
dispoziț ie o echipă formată din 4 caractere capabile să se miște în mediul înconjurător și să
folosească o serie de arme cu ajutorul cărora să elimine componenții echipei adverse.

26
Un caracter este eliminat atunci când punctele lui de viață ajung la 0. Jocul se te rmină
atunci când toate caracterele unei echipe au punctele de viață ajunse la 0, echipa adversă fiind
declarată învingătoare.
Pentru a putea fi integrate în simularea fizică, personajelor din joc le sunt atașate
corpuri fizice dinamice care au proprietăți precum masă, densitate sau elasticitate. Ele sunt
afectate de gravitație și alte forțe sau impulsuri externe. Astfel, mișcările caracterelor sunt
obținute prin aplicarea unor forțe externe în centrul de greutate al corpului. Pentru mișcarea la
nivelul sol ului de -a lungul mediului înconjurător se aplică o forță care are componenta x
semnificativ mai mare decât componenta y (astfel încât corpul să nu se ridice de la sol , dar să
fie capabil să se miște de -a lungul pantelor ) (Fig. 20), iar pentru sărituri est e aplicată o forță
care are componenta y semnificativ mai mare decât componenta x (permite corpului să se
eleveze de la sol) (Fig. 21).

În modul singleplayer sunt create două tipuri de caractere: cele controlate de jucătorul
uman și cele contro late de algoritmul de inteligență artificială . Cele două diferă prin
proprietăți ce țin de logica aplicației, dar în momentul creării unei echipe nu se ține cont de
tipul caracterului. Pentru a modela această situație am apelat la factory design pattern(Fi g. 22).
Interfața CharacterFactory are cunoștință despre clasa generalâ Character din care moștenesc
cele două tipuri de caractere. Astfel, în momentul creării unui caracter nu se specifică tipul,
această decizie rămânând pe seama claselor care implementea ză interfața.

Fig. 20 Forța aplicată pentru deplasarea
la nivelul solului
Fig. 21 Forța aplicată pentru sărituri

27

În ceea ce privește interacțiunea cu utilizatorul în timpul jocului, acestă este realizată
într-un mod cât se poate de intuitiv și natural. Butoanele și informațiile sunt bine distribuite pe
suprafața ecranului în încercarea de a nu îngreuna experiența de joc (Fig. 23). Astfel, zonele
hașurate cu roșu servesc ca butoane pentru mișcarea la stânga sau la dreapta la nivelul solului
a caracterului curent . Săriturile sunt activate printr -o simplă apăsare pe zona ce definește
caracterul . Butonul din stânga jos (1) deschide meniul din care se pot alege armele, iar cel din
dreapta jos (2) este pentru a trage cu arma curentă. Direcția de tragere este reglată cu ajutorul
țintei (3) care se poate plimba împrejurul caracterului. În partea de d reapta sus a ecranului (4)
utilizatorul este atenționat de timpul care a rămas din runda curentă. Porțiune centrală din josul
ecranului (5) afișează progresul jocului (punctele de viață rămase fiecărei echipe).

Fig. 22 Factory design pattern pentru crearea caracterelor
Fig. 22 Suprafețele din ecran destinate interacțiunii cu jucătorul

28
3.2 Mediul virtual
Mediul virtual al jo cului Worms constă într -o suprafață cu forme complexe (Fig.23) pe
care se desfășoară bătălia dintre cele două echipe. Ele sunt create astfel încât de -a lungul
acestora să existe zone de câmp deschis, zone de retragere și componente la care nu se po ate
ajunge prin simplele mișcări pe care caracterele sunt capabile să le execute.
Hărțile sunt create în momentul lansării jocului din resurse bitmap alb -negru (pixelii
negri reprezintă suprafața solidă, pixelii albi sunt aerul). Pentru a oferi o oarecare diversit ate
jocului, au fost create 3 teme vizuale: deșert, polul nord și mediu montan. La pornirea jocului
este încărcată imaginea corespunzătoare nivelului selectat și este aleasă o temă vizuală în mod
aleatoriu. Este aplicată terenului textura specifică temei a lese și apoi este setată imaginea de
background corespunzătoare.
Suprafața de joc are un rol important în oferirea unei experiențe de joc complete.
Aceasta ia parte în simularea fizică fiind suprafața de suport pentru celelalte entități din joc.
Ea însă nu este afectată de forța gravitațională sau orice altă forță sau impuls din exterior. Prin
definiție, harta este un corp rigid static. Datorită formei complexe cu porțiuni concave,
motorului de fizică Box2D îi este imposibil să reprezinte suprafața sub form a unui singur corp
rigid poligonal. Forma trebuie astfel simplificată prin descompunerea în poligoane convexe.
Acest lucru este realizat cu ajutorul uneltei Physics Body Editor. (Fig. 23)

Fig. 2 3 Forma complexă a unui nivel descompusă în poligoane convexe

29

Obținerea corpurilor rigide complexe care să reprezinte suprafața de joc constă în
parcurgerea următorilor pași:
 Se încarcă în programul Physics Body Editor bitmap -ul alb -negru care conține forma
unui nivel din joc;
 Se determină conturul formei fie cu funcția autotrace din program, fie manual prin
poziționarea nodurilor pe canvas;
 Se rulează algoritmul de descompunere poligonală, în urma căruia se obține un fișier în
format . json (Tab. 1) care conține o listă de puncte ce reprezintă colțurile poligoanelor;
 Fișierul .json se adaugă ca resursă în pachetul jocului ;
 În momentul pornirii unei instanțe a jocului, se identifică fișierul corespunzător
nivelului selectat și cu ajutorul loaderului special implementat pentru a interpreta
conținutul acelui fișier se crează o listă de obiecte reprezentând poligoanele dorite;
 Folosind punctele din lista poligoanelor convexe obținută anterior se crează un corp
rigid static pentru fiecare dintre acestea; toate aceste corpuri reunite formează suprafața
de joc.

Tab. 1 Fragment dintr -un fișier .json cu informațiile despre poligoanele convexe obținute
„polygons ”: [
[ { „x”: 0.669921875,
„y”: 0.2509765625 },
{ „x”: 0.646484375,
„y”: 0.271484375 },
{ „x”: 0.6376953125,
„y”: 0.267578125 },
{ „x”: 0.599609375,
„y”: 0.19921875 }
],
[ { „x”: 0.599609375,
„y”: 0.19921875 },
{ „x”: 0.6865234375,
„y”: 0.2451171875 },
{ „x”: 0.669921875,
„y”: 0.2509765625 }
],
…

30
3.3 Armament

Probabil cea mai importantă trăsătură a jocului Worms sunt armele care sunt puse la
dispoziție (Fig. 2 4). Ele sunt uneltele cu ajutorul cărora jocul poate fi câștigat. Fiecare dintre
acestea au caracteristici diferite precum raza de acțiune sau puterea exploziei, făcându -le
potrivite doar în anumite situații. (Tab. 2)

În continuare vor fi preze ntate în detaliu cele 6 arme aflate în dotarea fiecărui caracter
din joc:
 Grenade : este o armă ce poate fi lansată de la distanță și descriere o traiectorie
balistică în aer; ea este afectată de gravitație și de impactul cu suprafața de joc;
produce o expl ozie la 3 secunde după lansare având capacitatea da a produce
pagube de până la 50 de puncte de viață ;
 Rocket launcher : este cea mai puternică armă din arsenal, dar totodată și cea
mai greu de stăpânit; poate fi folosită de la distanță și proiectul lansat de
aceasta descrie o traiectorie balistică în aer; proiectilul este afectat de gravitație
și produce o explozie la contactul cu orice corp fizic având capacitatea da a
produce pagube de până la 70 de puncte de viață ;
 Sniper : este caracterizată de precizie ; poate fi folosită de la distanță și
proiectilul lansat de aceasta descrie o traiectorie liniară; provoacă pabuge de
până la 35 puncte de viață la impactul direct cu un alt caracter ;
 Baseball bat : poate fi folosită doar în apropierea inamicului; dacă exis tă
contact direct cu un caracter provoacă o pagubă fixă de 30 de puncte de viață ;
Fig. 24 Meniul cu armele disponibile în joc

31
 Dynamite : poate fi folosită doar din apropiere; este afectată doar de gravitație
nu și de alte forțe sau impulsuri exterioare; după 2 secunde de la lansare
produce o explozi e ce produce pagube de până la 50 de puncte de viață ;
 Teleport : nu produce pagube altor caractere; folosită pentru a transporta
instantaneu caracterul în orice loc de pe harta de joc .

Nume Distanță Rază de acțiune
(pixeli) Pagubă maximă Timp de efect
Grenade depărtare 64 50 3 secunde
Rocket launcher depărtare 64 70 la impact
Sniper depărtare 2 35 la impact
Baseball bat apropiere 10 30 instant
Dynamite apropiere 96 50 2 secunde
Teleport depărtare – – instant

Tab 2. Caracteristicile fiecărei arme

Armele sunt folosite o singură dată pe rundă de către un singur caracter. Ar fi
ineficient dacă la fiecare rundă sau de fiecare dată când jucătorul schimbă armele s -ar crea o
nouă instanță a clasei respective. Soluția este oferită de object pool pattern, un design pattern
creațional care se folosește de un set de obiecte inițializate și le păstrează mereu gata pentru
folosire. Astfel, a fost creată clasa WeaponsPool care la startul jocului inițializează câte un
obiect din clasa specifică fiecărei arme și în momentul în care primește o cerere oferă o
referință la unul din obiectele inițializate. După folosire, fiecare obiect este resetat la o stare
inițială. (Fig. 25)

Fig. 25 Object pool pentru clasele de arme

32

3.4 Concluzii
Folosind instrumentele prezentate în Capitolul 2, jocul Worms a fost imp lementat
astfel încât să ofere utilizatorului final o experiență de joc plăcută, intuitivă și cât mai naturală.
La nivelul jocului s -a încercat obținerea diversității prin crearea de numeroase nivele
unice prin caracteristicile oferite, prin teme le de text urare disponibile și prin instru mente le ce
pot fi folosite de utilizator în timpul jocului gândite astfel încât să acopere toate situațiile ce
pot apărea.
La un nivel transparent utilizatorului s -au folosit concepte fizice și de inginerie a
programării pentru a obține o aplicație robustă, scalabilă și eficientă din punct de vedere al
algoritmilor utilizați.

33

Capitolul 4
Inteligența artificială

În jocurile video, inteligența artificială își propune crearea de comportamente aparent
inteligente a entităților NPC pentru a oferi utilizatorului final o provocare și pentru a îmbogăți
experiența de joc. Se încearcă simularea unui comportament uman și evitarea folosirii
avantajelor clare pe care o entitate NPC le are față de un jucător uman. Printre cei mai
cunoscu te concepte din domeniul inteligenței artificiale se numară arborii de decizie, rețelele
neuronalele sau algoritmi genetici.
În jocurile de acțiune în timp real , abilitățile potențiale ale unui NPC sunt net
superioare oricărui jucător uman: acuratețe perfe ctă, reflexe fulgerătoare, etc. Provocarea este
în acest caz crearea unui AI care să prezinte un comportament uman, nu perfecționist, oferind
astfel utilizatorului posibilitatea de a câștiga jocul în fața acestuia.
În jocurile de strategie de tip turn -based lucruri se schimbă, acuratețea și reflexele
nemaifiind cele mai importante abilități necesare victoriei. Intervin lucruri precum inscusimea
și intuiția umană, factori care pot fi decisivi întrecerea cu o entitate NPC. În acest caz se
dorește proiectarea unui AI care să prezinte un comportament inteligent în alegerea strategiilor
de apărare și atac, să ofere provocare jucătorului, dar în final să existe posibilitatea înfrângerii
acestuia. [15]

4.1 Obiective
Este evidentă necesitatea implementării unui alg oritm de inteligență artificială pentru
jocul Worms. Entitatea NPC controlată de acest algoritm trebuie să fie capabilă să se miște în
mediul înconjurător, să își identifice adversarii și să fie cunoască modul de utilizare a tututor
armelor din gama pusă l a dispoziție. Pentru a păstra un nivel de corectitudine față de jucătorul
uman, AI -ul trebuie să își construiască strategiile pe baza acelorași informații pe care le deține
și utilizatorul, evitând astfel să folosească date sau calcule din interiorul siste mului jocului.

34

1. http://www.cs.auckland.ac.nz/software/Alg Anim/dijkstra.html
2. http://www.policyalmanac.org/games/aStarTutorial.htm
3. http://www.policyalmanac.org/games/aStarT3.jpg
Algoritmul A*
Căutarea drumului dintre două puncte aparținând unei configurații cunoscute este
printre cele mai comune probleme pe care algoritmii de inteligență artificială își propun să le
rezolve. Printre acești algoritmi se numără și A*, cunoscut pentru performanța și acuratețea
oferită. Extins din algoritmul lui Dijkstra1, A* este folosit pentru a căuta drumul optim dintre
două puncte ținând cont de obstacolele care pot apărea în cale2.
Ideea general ă a algoritmului este ca plecând de la un nod de start și folosind o tehnică
de căutare de tip best -first în lista nodurilor adiacente să se gasească drumul de cost minim
până la nodul final. Alegerea de tip best -first este făcută ținând cont de costul fiecărui nod ,
numit și costul F. Acest a se calculează ca fiind suma dintre costul necesar depl asării din
punctul de start până la nodul curent (costul G ) și costul estimativ al deplasării de la nodul
curent la nodul final (costul H ). Costul G se determină prin atribuirea unui cost deplasărilo r cu
un nod pe orizontală, verticală sau diagonală; se presupune că mișcările se pot face doar în
nodurile adiacente. Pentru costul H este folosită o euristică . De-a lungul căutării algoritmul
reține o listă de noduri vizitate în cazul în care calea urmat ă la un moment dat nu oferă nicio
soluție finală.La fiecare pas este ales nodul având costul cel mai mic, este adăugat în lista de
vizitați și sunt verificate nodurile adiacente. Fiecărui nod din drumul parcurs îi este atribuit un
nod părinte astfel încât în momentul în care a fost găsit nodul final să se poată reface drumul
către poziția inițială (Fig. 26) [16]

Fig. 26 Nodurile parcurse de A* pentru găsirea drumului optimal3

35

În Worms, algoritmul A* este folosit pentru a verifica existența și eventual a determina
drumul dintre o entitate NPC și ținta aleasă de acest a. Algoritmul este implementat cu puține
modificări pentru a respecta configurația lumii create în joc.
Primul pas făcut în determinarea unui drum este simplificare ariei de căutare. Aceasta
se realizează prin împărțirea imaginară a terenului în dreptunghi uri de mărimea unui caracter
(se obține o grilă de noduri). Utilizând bitmap -ul cu forma terenului se determină care dintre
aceste noduri ale grilei obținute reprezintă eventuale obstcole și care sunt candidate pentru un
posibil drum optimal. Se determină apoi nodul de start în care se află caracterul NPC și nodul
final în care se află inamicul. Având aceste informații se rulează implementarea algoritmului
A* pentru determinarea drumului între cele două noduri. Modificările aduse algorimului sunt
următoar ele:
 La verificarea vecinilor nodului curent dintr -un pas al algoritmului se sare peste
nodurile nord și sud (dacă privim nodurile adiacente ca pe un sistem de coordonate
carteziene) întrucât caracterele nu pot efectua astfel de deplasări în contextul lumi i
create
 Deoarece caracterele sunt capabile să sară peste obstacole, la verificarea vecinilor nu
sunt trecute în revistă doar nodurile aflate în imediata apropiere, ci și cele aflate la un
nod distanță; de exemplu, dacă nodul din est este detectat ca obsta col sunt imediat
verificate nodurile adiacente cu acesta pentru a se confirma dacă se poate realiza o
deplasare prin săritură peste acest nod. Această modificare permite atât ocolirea
obstacolelor, cât și îmbunătățirea performanței algoritmului în contextu l dat. (Fig. 27)

Fig. 27 Algoritmul găsește o posibilă săritură peste un obstacol

36

public LinkedList<Node> AStar( int startRow, int startCol, int endRow, int endCol) {
closedSet = new LinkedList<Node>();
openSet = new LinkedList<Node>();
path = new LinkedList<Node>();
parentNode = new HashMap<Node, Node>();

openSet.add(map[startRow][startCol]);
map[startRow][startCol].setG(0);
map[startRow][startCol].setH((Math. abs(endRow – startRow) +
Math. abs(endCol – startCol)) * 10);

while(!openSet.isEmpty()) {
int index = getLowestF Cost(openSet);
Node current = openSet.get(index);

if (current.getRow() == endRow && current.getCol() == endCol) {
backtrackPath(startRow, startCol, endRow, endCol);
return path;
}

openSet.remove(index);
closedSet.add(cu rrent);

boolean ne = checkNeighbour(current.getRow(), current.getCol(), -1, +1,
endRow, endCol, 7);
boolean e = checkNeighbour(current.getRow(), current.getCol(), 0, +1,
endRow, endCol, 10);
boolean se = checkNeighbour(current.getRow(), current.getCol(), +1, +1,
endRow, endCol, 7);
boolean sw = checkNeighbour(current.getRow(), current.getCol(), +1, -1,
endRow, endCol, 7);
boolean w = checkNeighbour(current.getRow(), current.getCol(), 0, -1,
endRow, endCol, 10);
boolean nw = checkNeighbour(current.getRow(), current.getCol(), -1, -1,
endRow, endCol, 7);
if (!e && ne)
checkNeighbour(curren t.getRow(), current.getCol(), 0, +2 ,
endRow, endCol, 5 );
else if (!w && nw)
checkNeighbour(curren t.getRow(), current.getCol(), 0, -2,
endRow, endCol, 7);

}

return null;
}

Funcția AStar(int, int, int, int) determină drumul optimal dintre două puncte
de pe hartă ( [startRow, startCol] și [endRow, endCol] ). Întâi este determinat costul nodului de
start și acesta este adăugat într -o listă de prelucrare openList . Cât timp această listă nu este
vidă sau nu s -a găsit soluția, se alege din openList nodul cu costul cel mai mic
(getLowestF Cost ). Acesta se introduce î n lista nodurilor vizitate closedList și apoi îi sunt
verificați vecinii care candidează pentru intrarea în openList . Dacă unul din vecinii est sau
vest sunt detectați ca obstacole se verifică posibilitatea unui salt.

37

4.3 Strategii
Algoritmul de intelig ență artificială pentru jocul Worms este structurat cu ajutorul
design pattern -ului strategy. Strategy permite implementarea unei familii de algoritmi care
moștenesc aceeași interfață și interschimbarea lor în mod dinamic la runtime. Se poate descrie
astfe l comportamentul unei entități NPC care poate lua decizii diferite de la o rundă a jocului
la alta.
Sunt identificate două strategii în implementarea algoritmului de inteligență artificială
după care caracterele NPC să poată lua decizi i: strategia alegerii inamicului ales ca țintă de
atac și strategia alegerii armei cu care va fi realizat atacul.
Strategia de alegere a inamicului ce urmează să fie atacat conține cinci algoritmi :
inamicul cel mai apropiat ca distanță, inamicul cel mai depărtat ca distanță, inamicul cu cele
mai multe puncte de viață, inamicul cu cele mai puține puncte de viață și alegerea unui
caracter în m od aleatoriu. La crearea fiecărui caracter NPC acestuia îi este atașată una dintre
aceste strategii, ea rămânând neschimbată pe tot parcur sul jocului. (Fig. 28)
Fig. 28 Strategia de alegere a următorului atac

38

A doua strategie, cea de alegere a armei de atac, este mai complexă decât prima ea
necesitând mai multe calcule și timp de procesare. Sunt determinați trei al goritmi aparținând
acestei strategii între care entitățile NPC pot interschimba de la o rundă la alta. Alegerea
strategiei se face astfel (Fig. 29) :
 Strategia atacului direct : primul pas este aplicarea algorimului A* pentru găsirea
unui drum de la NPC la i namicul ales; dacă acesta nu există se trece la testarea pentru
următoarea strategie. Dacă acesta există AI -ul parcurge drumul găsit de A*; ajuns la
capătul drumului el scanează împrejurimile inamicului căutând coechipieri. În cazul în
care au fost identif icați coechipieri în zona vizată, AI alege să foloseasca arma
Baseball bat pentru a nu cauza pagube celorlalți din echipa sa; în caz contrar el
folosește arma Dynamite care produce mai multe pagube decât Baseball bat . Pentru a
nu fi afectat de explozie AI parcurge drumul găsit de A* în ordine inversă pentru a se
îndepărta de țintă ;
 Strategia atacului din poziția optimală : dacă algoritmul A* nu a întors nicio soluție
se parcurg nodurile vizitate de acestea (aflate în closedList) și se verifică dacă vreunul
dintre acestea are vedere directă către țintă. În caz negativ, se trece la următoarea
strategie; în caz pozitiv se reface drumul către acel nod, AI parcurge drumul către acel
nod și ajuns la capăt folosește aceeași scanare pentru verificarea împrejurimilor de
coechipieri. În cazul în care au fost identificați coechipieri în zona vizată, AI alege să
foloseasca arma Sniper pentru a nu cauza pagube celorlalți din echipa sa; în caz
contrar el folosește arma Rocket Launcher care produce mai multe pagube decât
Sniper;
 Strategia atacului indirect : dacă nu a fost găsit nici drumul către inamic, nici o
poziție optimală din care să existe vedere liberă către țintă, AI alege să folosească arma
Rocket Launcher ; acesta își fixează ținta, caută cel mai ascuțit unghi de tr agere care
nu intersectează niciun obsctacol și lansează atacul către inamic. Dacă mai mult în mai
mult de 2 runde entitatea NPC nu a reușit să cauzeze pabuge datorită obstacolelor, el
va folosi arma Teleport pentru a se deplasa instant într -o poziție favo rabilă.

39

Fig. 30 Captură din timpul jocului; AI execută un atac direct asupra inamicului

4.4 Balansarea dinamică a dificultății
Algoritmul de inteligență artificială trebuie să fie capabil să identifice momentele în
care oponentul nu are rezultate bune în privința jocului sau din contra , demonstrează abilități
de nivel superior ca jucător. În funcție de aceste date AI trebuie să își schimbe
comportamentul, scenariile urmate sau parametri ai jocului în mod dinamic pentru a păstra
utilzatorul interesat de la începutul până la sfârșitul jocului.
În Worms aceasta tehnică a fost imple mentată cu ajutorul unui scor care se păstrează
pentru echipa utilizatorului uman. Acest scor măsoară raportul dintre punctele de viață ale
celor două echipe, diversitatea armelor folosite, numărul de runde consecutive în care acesta
nu a produs pagube sau a cauzat pagube propriei echipe.
Fig. 29 Strategia alegerii tipului de atac executat

40

Folosind toate aceste date AI își reglează acuratețea cu care lansează atacurile , face
alegeri nu tocmai potrivite în ceea ce privește strategia abordată , mărește durata unei runde
pentru a acorda timp utilizatorul ui să î și construiasca strategia și în cazuri extreme sare peste
runde.

4.5 Concluzii
Cu siguranță inteligența artificială joacă un rol important în construirea unei experiențe
de joc complete. Provocarea este implementarea unui algoritm să pună jucătorul în dif icultate
păstrând un nivel de corectitudine față de acesta. În final jucătorul trebuie să poată fi capabil
să iasă învingător.
Algoritmul de inteligență artificială din jocul Worms își bazează structura pe șablonul
creațional strategy. Strategiile sunt cr eate în jurul unor algoritmi de determinare a drumului
optim și a unor funcții de scanare a hărții. Aceste strategii sunt atașate entităților NPC care
sunt astfel capabile să ia decizii în timpul joculi și să ofere o provocare utilizatorului uman.
Algoritm ul de inteligență artificială reușește să adapteze dificultatea jocului folosind tehnici
balansare dinamică oferind în final șansa jucătorului de a ieși învingător .

41

Concluzii finale
Concluzii
Lucrarea „Worms – Joc 2D pentru platforma Android” surprinde tendințele existente
pe piața platformelor de dezvoltare mobilă și își propune dezvoltarea unui joc care să
întrunească toate caracteristicile unei aplicații reușite, accentul căzând pe implementarea unui
algoritm de inteligență artificială eficient și ca re să ofere utilizatorului o provocare și o
experien ță de joc dinamică.

Contribuții personale
Am reușit prin îmbinarea elementelor vizuale și audio cu implementarea simulării
fizice și a diversității de aspecte ale jocului (arme, hărți, teme) să creez o a plicație ce oferă o
experiență generală placută, intuitivă și naturală.
Experiența este completată de implementarea algoritmului de inteligență artificială
care oferă impresia genera lă de comportament inteligent al entității NPC. Pentru obținerea
acestui rezultat am adaptat algoritmul de pathfinding A* la contextul jocului și am
implementat un număr de funcții de scanare a hă rții ce ajută la stabilirea celei mai potrivite
strategii de joc pentru AI. Am reușit prin balansarea dinamică a dificultății să adaptez jocul
pentru nivelul de îndemânare a fiecărui jucător, oferind astfel în final po sibilitatea obținerii
victoriei.

Direcții de viitor
Pentru viitor există mai multe direcții în care aplicația poate fi dezvoltată:
 Trecerea la grafică vectorială care să permită scalarea ecranului de joc pe
dispozitive de orice rezoluție fără pierderea calității;
 Introducerea de noi arme și ustensile în arsenalul jocului;
 După cum a fost prezentat pe parcursul lucrării, motorul de fizică lucrează doar cu
poligoane convexe ceea ce face din implementarea unui teren destructibil o sarcină
dificilă; această funcționalitate poate fi atinsă prin implementarea unui algoritm de

42

decupare a poligoanelor (sunt decupate poligoanele ce formează terenul la un
moment dat, se creează unele noi și se înlocuiește structura hărții);
 Implement area modului multiplayer online; aici provocare a va veni atât pe partea de
comunicare în rețea datorită capabilităților reduse a dispozitivelor mobile, cât și pe
partea aplicației în ceea ce privește sincronizarea simulării fizice între jucători.

43

Bibliografie
[1] ***, Ten Reasons why SmartPhones are killing the Gaming consoles, http://www.gadgetcage.com/ten –
reasons -why-smartphones -are-killing -the-gaming -consoles/23268/ , 15.11.2012
[2] ***, Android, the world's most popular mobile platform , http://develo per.android.com/about /, 15.11.2012
[3] ***, Angry Birds (video game) , http://en.wikipedia.org/wiki/Angry_Birds_(video_game) , 16.11.2012
[4] ***, Drag Racing , https://play.google.com/store/apps/details?id=com.creativemobile.DragRacing ,
16.11.2012
[5] ***, Fruit Ninja , http://en.wikipedia.org/wiki/Fruit_Ninja , 16.11.2012
[6] ***, Subway surfers, http://en.wikipedia.org/wiki/Subway_Surfers , 16.11.2012
[7] ***, Where’s my water, https://play.google.com/store/apps/details?id=com.disney.WMWLite , 16.11.2012
[8] ***, Worms(series) , http://en.wikipedia .org/wiki/Worms_(series) , 20.11.2012
[9] ***, Worms 2: Armageddon , http://www.team17.com/games/worms/worms -2-armageddon , 16.06 .2013
[10] ***, Android operating system, http://en.wikipedia.org/wiki/Android_(operating_system) , 05.03.2013
[11] ***, What is Android? , http://www.engineersgarage.com/articles/what -is-android -introduction, 05.03.2013
[12] Rick Rogers, Learning A ndroid game programming , 01.12.2011
[13] Erin Catto, About Box2D , http://box2d.org/about , 10.03.2013
[14] Aurelian Ribon, Physics Body Editor , http://www.aurelienribon.com/blog/projects/physics -body -editor/,
11.03.2013
[15] Ed Welch, Designing AI algori thms for turn based strategy games ,
http://www.gamasutra.com/view/feature/129959/designing_ai_algorithms_for_.php , 15.06.2013
[16] Patrick Lester , A* Pathfinding f or Beginners , http://www.policyalmanac.org/games/aStarTutorial.htm,
16.06 .2013