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. Пожалуйста, не забудьте правильно оформить цитату: Веселова А.А., Жаркова В.Д., Фризюк В.Е. МАТРИЦЫ В КОМПЬЮТЕРНЫХ ИГРАХ НА ПРИМЕРЕ ИГРЫ «САПЁР» // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. CXXXII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 12(130). URL: https://sibac.info/archive/technic/12(130).pdf (дата обращения: 19.12.2023)