ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА-СОСТАВИТЕЛЯ

Настоящий тематический выпуск журнала «Электронные библиотеки» содержит новые научные результаты, полученные сотрудниками и студентами Учебно-практической лаборатории визуализации и разработки игр (Digital Media Lab – DML) Института информационных технологий и интеллектуальных систем Казанского (Приволжского) федерального университета в рамках Программы стратегического академического лидерства «ПРИОРИТЕТ-2030». В проведенных исследованиях разработаны способы ускорения процесса скиннинга при создании анимаций с использованием различных процедурных методов, представлен подход к разработке в виртуальной реальности тренажёров хирургических операций, предложено технологическое решение для обеспечения более качественного соединения между пользователями и сервером для многопользовательских видеоигр, развиты наиболее удачные методологии разработки видеоигр, а также предложен подход к созданию наиболее качественного и нативного управления удалённым роботизированным устройством.

Сфера применения названных результатов – виртуальная и дополненная реальности в образовательном процессе и разработке видеоигр; компьютерная графика и анимации; дизайн и разработка видеоигровых проектов, в том числе для большого числа одновременных пользователей; телеуправление роботизированным устройством посредством нативного манипулирования двумя и более конечностями при помощи систем виртуальной реальности. Проводимые исследования расширяются и находят все новые приложения.

Опубликован: 12.12.2022

Процедурные методы скиннинга гуманоидных персонажей

Рим Радикович Газизов, Алексей Витальевич Шубин
404-440
Аннотация:

Процедура установки вершинных весов – очень трудоёмкая и сложная задача для любого художника трёхмерных моделей. Поэтому применение процедурных методов для облегчения этой процедуры является очень важным.


В статье проведён анализ различных методик скиннинга и выявлены их преимущества и недостатки. Описаны наиболее частые варианты дефектов скиннинга, возникающие при использовании стандартных подходов. Проведён анализ инструментария для скиннинга в среде трёхмерного моделирования Maya. Предложены методы решения некоторых из имеющихся проблем, но не подразумевающие процедурного решения. Также на основе нейронных сетей в качестве дополнительного инструмента для программы Maya предложена идея собственного решения. Этот инструмент позволит преодолеть большинство недостатков других методов и ускорить процесс скиннинга модели.

VR-телеуправление «многорукими» устройствами: проблемы, гипотезы, постановка задачи

Влада Владимировна Кугуракова, Игорь Дмитриевич Сергунин, Евгений Юрьевич Зыков, Олег Дмитриевич Сергунин, Алексей Валерьевич Уланов, Динара Рустамовна Габдуллина, Артем Шамилевич Гилемянов
441-471
Аннотация:

Рассмотрены различные решения, существующие в области дистанционного управления роботизированными устройствами, оснащенными манипуляторами. Представлены новые подходы к организации совместного телеуправления множеством манипуляторов, с использованием различных пользовательских входов. Проанализированы следующие сценарии использования: архитектура системы с множеством манипуляторов и пользовательские интерфейсы управления, включая такие перспективные направления, как глубокое машинное обучение и нейроинтерфейсы.

Cравнение клиент-серверных решений при разработке многопользовательских онлайн-игр на Unity

Ильнур Радикович Мухаметханов, Мурад Рустэмович Хафизов, Алексей Витальевич Шубин
472-488
Аннотация:

В работе представлена критика традиционного подхода, используемого для создания многопользовательской игры в системе разработки интерактивных приложений в реальном времени Unity, особенно в случае большого числа одновременных пользователей. В качестве гипотезы предложен альтернативный вариант, не являющийся распространённым, но решающий многие проблемы предыдущего подхода. Проведено сравнение двух клиент-серверных решений при разработке в Unity многопользовательских онлайн-игр, также описаны преимущества обоих подходов для разных случаев. Предложена архитектура разработки игры при помощи более актуального метода: вместо библиотеки Mirror – стандартного инструментария для Unity-разработки – использованы микросервисы, написанные на языке Golang. Приведены весомые доказательства предпочтительности альтернативного подхода, главное преимущество которого – поддержка современной архитектуры, обеспечивающей высокоскоростную связь между микросервисами, что подкреплено тестами при передаче сообщений на разных платформах.


Полученные результаты тестирования подтверждают выдвинутую гипотезу, и можно сделать вывод, что для многопользовательских видеоигр связка Unity вместе с Golang является более эффективной.


Описаны также основные методы отладки многопоточного приложения на Golang в связке с системой разработки игровых приложений Unity и предложен технологический прием, позволяющий получить быстрый способ передачи данных между клиентом и сервером.

Подходы к проектированию виртуальных тренажёров хирургических операций

Регина Айратовна Шараева, Влада Владимировна Кугуракова, Раилина Рафаэлевна Галиева, Сергей Викторович Зинченко
489-532
Аннотация:

Показаны достоинства симуляционного обучения в тренинге клинических навыков. Представлено, как практики, которые применяются в инвазивной хирургии, могут быть перенесены в виртуальную операционную. Рассмотрены примеры реализаций тренажёров для определения оптимальных подходов к реализации и выстраиванию оптимального процесса разработки. Как логичное развитие функционала, представлены подходы, которые смогут позволить эмулировать все практики, которые происходят при реальных операциях, в т. ч. многопользовательский режим, вариативность сценариев операций, достижение освоения мануальных техник, а также необходимость внесения инцидентов, инициирующих психологическое выгорание будущих хирургов и осознанный выбор специализации.

Обзор практик управления проектами в игровой разработке

Алексей Витальевич Шубин, Гульнара Фаритовна Сахибгареева, Влада Владимировна Кугуракова
533-552
Аннотация:

Опыт игровых студий показывает, что классические методологии разработки программного обеспечения (ПО) плохо имплементируются в видеоигровую разработку из-за ее интерактивной составляющей, связанной с правильным выстраиванием обратной связи между игрой и пользователем. Кроме того, разработка видеоигр объединяет большое число разработчиков различных сфер, деятельность которых обязана быть согласована в проекте. Несмотря на эти отличия, видеоигры, как и любое другое разрабатываемое ПО, нуждаются в процессе организации команды разработки.


В статье приведён обзор традиционных методологий разработки программного обеспечения, а также модификаций, специализирующихся конкретно на разработке видеоигр. Проведено сравнение наиболее популярных методологий и определено качество их имплементации в студиях разработки видеоигр.