Artigo tecpar ráfagan - Pesquisando a viabilidade de utilização de engines de prototipação rápida na geração de jogos sérios

Instituto de Tecnologia do Paraná, Rua Prof. Algacyr Munhoz Mader, nº 3775, CIC.

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Seminário de Integração Técnico-Científica Julho/Agosto, 2012

Pesquisando a viabilidade de utilização de engines de prototipação rápida na geração de jogos sérios Ráfagan, Ráfagan Sebástian de Abreu - CESI

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Resumo

Este artigo visa apresentar as pesquisas do autor relacionadas ao projeto Galaxis Game realizadas no Centro de Engenharia de Sistemas Inteligentes - CESI. Durante o período da bolsa foram estudadas maneiras de se desenvolver jogos multiplataforma rapidamente através de engines que facilitam o processo de produção em geral. O presente artigo focará em uma breve comparação das engines Construct Classic, Construct 2, Stencyl Works 1.4 e Game Maker 8.1, bem como descrever o processo de finalização do jogo Muulti-Muu, o qual foi iniciado pelos bolsistas anteriores do projeto. Por fim, será apresentada uma ferramenta de prototipação rápida para o Microsoft Kinect denominada Flexible Action and Articulated Skeleton Toolkit (FAAST), com a finalidade de indicar novas abordagens possíveis para jogos sérios e mini-games em geral.

Palavras-chave: Muulti-Muu, engines, prototipação, Kinect, jogos

Introdução

O Centro de Engenharia de Sistemas Inteligentes (CESI) busca trazer ferramentas

úteis à sociedade contemporânea aplicando tecnologias relacionadas à Inteligência

Artificial. Nesse contexto, surge, em 2009, o projeto Galaxis Game, o qual tinha como

objetivo dar suporte a um projeto maior - Galaxis -, sendo este um projeto interdisciplinar

envolvendo as áreas de computação e veterinária.

Sabendo-se que um jogo é um software qualificado como de mais alta

complexidade, já que engloba profissionais de áreas diversas de arte, design,

programação e áudio, o envolvimento do projeto Galaxis com jogos apresentou-se como

uma forma inovadora de desenvolver Inteligência Artificial de maneira multidisciplinar e

com um viés voltado para o público, fortalecendo o laço da pesquisa científica e o meio

social para o qual esta é produzida.



Até o presente momento, foram desenvolvidos três jogos: Galaxis Farm (GALAXIS

FARM, 2012), Galaxis Dreams (ainda em fase de produção) e, por fim, o Muulti-Muu, o

qual é o foco principal deste artigo.

Muulti-Muu é um jogo no estilo Game & Watch, sendo este estilo muito

popularizado na década de 80 em jogos desenvolvidos pela empresa Nintendo (GAME &

WATCH, 2012).

“Game & Watch foi uma série de pequenos equipamentos portáteis para jogos (...).

O primeiro jogo produzido foi Ball em 1980 e o último foi Mário the Juggler em 1991.

Alguns dos jogos mais famosos no mundo dos games eletrônicos surgiram neste estilo.

Entre eles, podemos citar: Donkey Kong, Super Mário Bros, (...). Ao todo foram lançados

60 títulos e no Brasil eles ficaram popularmente conhecidos como mini-games”

(AZEVEDO, 2011).

O objetivo do Muulti-Muu é demonstrar boas práticas agropecuárias no manejo do

gado leiteiro. O jogo consiste em quatro mini-games, cada um buscando abordar uma boa

prática, e um letreiro centralizado que exibe frases baseadas na instrução normativa do

Ministério da Agricultura (INSTRUÇÃO NORMATIVA 51, 2012). O desenvolvimento deste

trabalho passou por duas fases: A primeira envolvendo pesquisas de jogos Game &

Watch, produção da arte e prototipagem; e a segunda com a efetiva implementação do

jogo.

Sobre o primeiro estágio de desenvolvimento, o trabalho dos respectivos bolsistas

pode ser conhecido com mais profundidade nos artigos de (AZEVEDO, 2011) e (CABRAL

e JUNIOR, 2011). Neste artigo, estará sendo focado o segundo estágio.

Para o desenvolvimento do Muulti-Muu, foram analisadas quatro engines de

prototipação rápida, buscando-se uma que satisfizesse as necessidades do projeto e

tornasse este multiplataforma. As engines pesquisadas foram: Construct Classic,

Construct 2, Game Maker 8.1 e Stencyl Works 1.4.

Entendendo o escopo do projeto acima descrito e o objetivo da pesquisa, este

artigo tem como objetivo apresentar uma breve comparação de cada uma das engines

mencionadas, enfatizando em seguida por que a engine escolhida (Game Maker) se

apresentou melhor para o projeto. Também serão descritas as abordagens utilizadas no

Muulti-Muu que facilitaram o processo de continuidade e finalização do desenvolvimento.

Descrição do Problema

O processo de desenvolvimento de um jogo normalmente é iniciado pela escolha

das bibliotecas e da linguagem de programação. Algumas bibliotecas, como a Simple

Direct Media Layer (SDL, 2012), possuem suporte para jogos 2D, outras, como a OpenGL

(OPENGL, 2012) e DirectX (DIRECTX, 2012) estão voltadas para o desenvolvimento de

aplicações 3D. Estas bibliotecas são responsáveis por abstrair as relações do

programador com o sistema operacional e o hardware.



Mesmo facilitando boa parte do processo de criação de jogos, iniciar o

desenvolvimento a partir de bibliotecas pode representar um prejuízo para os

desenvolvedores iniciantes. Isso acontece porque o processo de aprendizado das

mesmas muitas vezes leva muito tempo e demanda alto conhecimento da linguagem de

programação em que a biblioteca foi escrita. Pensando em otimizações, as bibliotecas em

geral vêm com varias operações de mais baixo nível, necessitando do desenvolvedor um

conhecimento mais específico e maior quantidade de código para funcionalidades triviais.

Para resolver esse tipo de problema, são desenvolvidas aplicações que utilizam um

conjunto de bibliotecas, tendo como objetivo abstrair as relações com o Sistema

Operacional e o hardware e facilitar ainda mais o processo de criação de um jogo. São

estas as engines.

Mesmo assim, existem engines, como a Chien 2D (RADKE e BINDER, 2010), que,

apesar de didáticas, ainda requerem conhecimentos de linguagens de programação e

matemática aplicada para realizarem tarefas simples, como a rotação de um objeto ou

manipulação da física. Dessa forma, é possível observar que a tarefa de elaboração de

um jogo parece ser um trabalho nada elementar para alguém que não possua um

conhecimento intermediário em programação e, além disso, não esteja equipado com

uma engine que lhe dê suporte à física, Inteligência Artificial, computação gráfica,

manipulação de sons e outras matérias importantes àqueles que desejam desenvolver um

jogo sem se preocupar com os detalhes de implementação.

É nesse meio que surgem as engines de prototipação rápida, as quais buscam

abstrair ao máximo os conceitos acima descritos, oferecendo ao usuário diversas

maneiras de realizar as operações necessárias a um jogo.

A seguir, serão apresentadas quatro opções de engines de prototipação rápida

com suas principais características:

Stencyl Works 1.4

Stencyl Works foi desenvolvido com foco para criação de jogos em dispositivos

móveis IOS (iphone, ipad) e web. As linguagens disponíveis para geração dos jogos são

ActionScript 3 e Objective-C. A versão paga possibilita a postagem dos jogos

desenvolvidos na Apple Store.

Alguns aspectos interessantes da ferramenta são a possibilidade de adaptação de

jogos em IOS para Flash e vice-versa, mostrando que esta engine esta preocupada com

os usuários que almejam desenvolver games para as plataformas da Apple, mas que não

podem visualizar seus jogos gerados para IOS no Windows. Mais informações e

exemplos de jogos gerados podem ser consultados no site da ferramenta (STENCYL,

2012).

Um exemplo da velocidade e facilidade de sua utilização é o jogo (THE LEGENDS

OF OUROBOROS - THE LOST TREASURE, 2012), o qual foi desenvolvido em menos de

30 horas no Global Game Jam pela equipe da qual fiz parte (ENTREVISTA COM O

DESENVOLVEDOR, 2012), sendo esta composta por dois programadores, uma artista e



outras três pessoas que não conheciam o processo de desenvolvimento de jogos até o

finalizar do evento. Um post-mortem completo sobre o jogo pode ser obtido em (ABREU,

2012).

Game Maker 8.1

Game Maker é uma das mais populares engines de prototipação rápida disponíveis

atualmente no mercado. Desenvolvido pela YoYo Games, inicialmente foi criada para o

desenvolvimento de animações, mas devido à adaptação constante da ferramenta pelos

usuários visando à produção de games, aos poucos este acabou adquirindo o caráter de

uma engine de jogos.

A versão 8.1 possui dois diferentes seguimentos:

1. A versão LITE para Windows e Mac, que é gratuita, porém contém alguns recursos

limitados. A saída é gerada no formato de executáveis (apps no caso do Mac).

2. As versões FULL para Windows e Mac, as quais contêm todos os recursos

ofertados pelo Game Maker 8.1 disponíveis, mas infelizmente mantém a saída

gerada no formato de executáveis e apps.

Existem também outras duas versões que se assemelham muito ao Game Maker

8.1, mas que possuem focos mais comerciais. Essas versões ainda estão em

desenvolvimento. São elas:

1. A versão para web, na qual a saída gerada é no formato HTML5.

2. A versão beta do Game Maker Studio, que tem como principal foco a geração de

jogos para dispositivos IOS e Android.

Mais informações sobre a engine podem ser obtidas no site (YOYO GAMES, 2012) e

na documentação (OVERMANS, 2012.1). A engine também conta com um fórum

brasileiro totalmente dedicado (GAME MAKER BRASIL, 2012).

Construct Classic

Construct Classic é a primeira versão da engine Construct desenvolvida pela Scirra

(SCIRRA, 2012). A grande quantidades de opções inclusas fazem dela uma ferramenta

útil para o desenvolvimento de qualquer tipo de game 2D. Esta engine consegue

balancear as facilidades e as complexidades comumente encontradas quando falamos

sobre produzir um jogo, se adaptando para desenvolvedores iniciantes e experientes da

área.

Os jogos gerados utilizam a plataforma DirectX 9 da Microsoft (DIRECTX, 2012),

ou seja, só é possível jogar os games desta engine em um PC. Infelizmente, a ferramenta

não mais recebe atualizações oficiais (todos os esforços da Scirra agora se concentram



na sua versão posterior). No entanto, todas as funcionalidades da engine estão

disponíveis completamente de graça.

Mais informações podem ser obtidas no site da Scirra e no tutorial (TUTORIAL

CONSTRUCT, 2012) desenvolvido pelo professor Bruno Campagnolo de Paula.

Construct 2

Construct 2 é a versão sucessora do Construct Classic. Diferente de seu

antecessor, esta engine possui um foco comercial. A saída gerada possui o formato

HTML5. Mais informações podem ser obtidas no site da ferramenta (SCIRRA, 2012).

Em geral, todas as funcionalidades do Construct Classic foram melhoradas na nova

versão. Os antigos bugs foram corrigidos, a interface foi aprimorada e, principalmente, a

engine sofreu uma grande lapidada em suas funcionalidades, tornando-se enxuta e

mantendo somente o que havia de mais útil. Podemos dizer, portanto, que as principais

diferenças da nova versão com relação à anterior se resumem no fato de que a engine

ficou muito mais fácil, intuitiva e estável.

Por quê o Game Maker?

A escolha do Game Maker como engine do projeto envolveu um trabalho de

comparação das engines que se apresenta documentado em um artigo (ainda não

publicado). Dentre as opções aqui listadas, o Construct Classic teve de ser descartado

devido à ausência de alternativas mais convenientes nos formatos de jogos gerados, e o

Construct 2 também, devido às limitações da versão free (COMPARE FEATURES, 2012)

e ausência de suporte financeiro para compra da ferramenta, preço este que se encontra

crescente a cada mês.

Dentre as opções restantes, na época do desenrolar da pesquisa, a engine Stencyl

se mostrou instável em vários quesitos (ABREU, 2012). Atualmente, a equipe

desenvolvedora da ferramenta concentrou esforços e desenvolveu a versão 2.0,

prometendo a correção dos bugs e novas funcionalidades. Uma descrição completa

destas novas funcionalidades pode ser encontrada em (WHAT'S NEW IN STENCYL 2.0,

2012).

Ou seja, o Game Maker apresentou-se dessa forma como a engine ideal para o

projeto, já que sua versão free possibilitaria um desenvolvimento completo e estável do

jogo, e o código gerado poderia ser facilmente portado para as demais versões,

resolvendo dessa forma os problemas com geração multiplataforma. Outros fatores que

influenciaram na escolha foram o fato dessa engine possuir um estilo de codificação mais

voltado para programadores, e devido aos interessantes resultados que as pesquisas da

YoYo Games estão gerando na área de produção de jogos multiplataforma (OVERMANS,

2012.2).



Testando as engines analisadas

O desenvolvimento da versão final do Muulti-Muu iniciou-se a cargo de teste das

engines analisadas. Para tal, foi escolhido o mini-game Ordenha Maluca para ser

implementado. A velocidade de implementação e os preços respectivos das ferramentas

podem ser analisados na tabela abaixo:

Figura 1: Ordenha Maluca.

Metodologia

Escolhida a engine, o esforço passou a ser dedicado na produção da versão final

do Muulti-Muu. Levando-se em conta que o bolsista anterior do projeto havia

implementado algumas características importantes do jogo no protótipo, a fim de agilizar o

desenvolvimento, foi necessário bolar uma maneira de aproveitar as características do

mesmo. A solução encontrada foi utilizar alguns conceitos de engenharia reversa.

“A engenharia reversa tem condições de fazer análises minuciosas sobre o

comportamento de programas, para então tentar reconstruí-los, descobrindo assim como

eles funcionam internamente” (O QUE É ENGENHARIA REVERSA, 2012). Ou seja, com

esta técnica, somente o essencial à portabilidade seria coletado, evitando-se assim a

necessidade de aprender o funcionamento da engine utilizada na confecção do protótipo.

Uma representação visual desse processo de coleta de informações por meio da

engenharia reversa pode ser observada na Figura abaixo:

Figura 2: Engenharia Reversa (JUNIOR, ET AL, 2005).

Engine utilizada Tempo gasto Preço (US$)

Stencyl 36h A partir de 79,00

Game Maker 23h e 30 min. A partir de 39,90

Construct Classic 26h Grátis

Construct 2 15h A partir de 79,00

Tabela 1: Comparação das engines analisadas.



Coletadas as informações, foram utilizados alguns princípios da metodologia ágil

de gerenciamento scrum (SCRUM, 2012) para agilizar e encadear o desenvolvimento,

aliado a outra metodologia denominada de Test Driven Development - TDD -

(GASPARETO, 2012). Com essas duas, foi desenvolvida a versão final completa, sem

contar a parte de áudio, em um tempo médio de seis semanas, trabalhando cerca de três

horas diárias de segunda a sexta.

Usando o TDD, conduzi a programação do todo para as partes com

implementações pré-definidas nas camadas superiores, as quais deveriam ser seguidas

pelas camadas inferiores para que o “teste” fosse válido. Dessa forma, a estrutura de

cada um dos jogos que compõem o Muulti-Muu segue um padrão muito semelhante de

implementação, facilitando a leitura do código, futuras portabilidades e correção de erros.

Gerenciador Muulti-Muu

Como já foi dito, o Muulti-Muu segue um sistema de camadas. Cada uma destas

possui um gerenciador. O gerenciador principal, denominado de “Muulti-Muu” e

representado pelo diagrama da Figura 3, é responsável por ditar quem será o jogo da vez,

enquanto que os gerenciadores associados, representados pela Figura 4, são

responsáveis apenas pelo seu escopo.

Figura 3: Diagrama do manager Muulti-Muu. Figura 4: Diagrama do manager local do jogo.

A forma como as camadas se comunicam é baseada no Padrão Observer

(FREEMAN e FREEMAN, 2007), porém com algumas adaptações para encaixar-se às

limitações do Game Maker. Observando os diagramas, percebe-se que a cada nó de

decisão, o gerenciador verifica se o jogo acabou ou não, disparando a “mensagem” ao(s)

objeto(s) dependente(s). Ou seja, sempre que um jogo for iniciado pelo gerenciador

principal, é de responsabilidade deste jogo iniciar seus objetos dependentes, bem como

apagá-los quando o jogo estiver terminado.



Melhorando o Game Design

Observamos até agora os principais eventos que levaram o jogo a ser

implementado e que compuseram a sua segunda fase de desenvolvimento. No entanto,

algumas observações realizadas no teste com o protótipo do jogo, apresentado no

“Simpósio Brasileiro de Games e Entretenimento Digital”, ocorrido em Salvador no ano de

2012, demonstraram algumas falhas no que tange ao Game Design do game. Dentre

estes problemas destacam-se a carência de maior quantidade de sons e efeitos gráficos.

Para contornar estes problemas e melhorar a jogabilidade, introduziu-se na versão

final o salvamento de scores dos jogadores, alguns efeitos especiais seguindo as

limitações da época dos jogos Game & Watch e uma tela de help, ativada com um botão

do teclado. Para solucionar a carência de sons, compôs-se cerca de 25 trilhas utilizando

os aplicativos para Mac OS X 8 Bit Drummer (8 BIT DRUMMER, 2012) e Garage Band

sincronizado a um plugin externo que simula o chipset do Nintendo 8 bits (MAGICAL 8

BIT PLUG, 2012).

A versão final do jogo também conta com uma interface de Game Design

(disponível apenas em código) onde se é possível modificar diversas características do

jogo como limite de vidas, ordem dos jogos, frases que passam no letreiro, dentre outras.

Essa interface, exemplificada na Figura 5, aumenta o tempo de vida do Muulti-Muu no

mercado e facilita futuros balanceamentos e lançamento de novas versões.

Figura 5: Interface de Game Design do Ordenha Maluca.

Melhorando a interação com jogos antigos

A criação de jogos no estilo Game & Watch dentro do projeto Galaxis Game

envolve a necessidade de permitir “aos bolsistas envolvidos no projeto ter um jogo

completo em seu portfólio, atividade importante na carreira de qualquer profissional da

área” (AZEVEDO, 2011). Mas será que jogos produzidos em meados da década de 80

teriam a repercutividade desejada atualmente em meio a tão gigantes concorrentes do

entretenimento digital?

Talvez, mas pensando na interação propomos o uso do Microsoft Kinect como

meio de driblar essa característica, estimulando a interface com o jogo através da engine

de prototipação rápida Flexible Action Articulated Skeleton Toolkit, ou FAAST (FAAST,



2012), desenvolvido por profissionais do USC Institute for Creative Technologies e USC

School of Cinematic Arts (E. SUMA, ET AL, 2011).

Através do FAAST, é possível relacionar movimentos percebidos pelo Kinect a

streams do teclado e movimentos do mouse. Um dos aspectos que mais se destacam

nesta ferramenta de prototipação é que nela é possível adaptar jogos ao Kinect mesmo já

finalizados ou em fase de produção (PAULA, 2011).

Resultados e discussão

O desenvolvimento utilizando engines de prototipação rápida mostrou ser eficaz na

geração de jogos dos mais variados gêneros, incluindo os no estilo Game & Watch.

Também se demonstrou que a geração de jogos multiplataforma é o forte e a principal

preocupação da maioria dessas engines, como podemos perceber no Construct 2 e nas

novas engines recentemente lançadas Game Maker Studio e Stencyl 2.0.

O fruto da pesquisa dos profissionais que participaram do processo de

desenvolvimento do Muulti-Muu também reforça a valia da pesquisa científica envolvendo

jogos e os resultados do projeto Galaxis Game, que aos poucos cresce o seu acervo de

games e permanece com boas expectativas para a aplicação real desses jogos em um

meio educacional agropecuário.

Podemos observar no desenrolar do projeto que a escolha de uma engine de

prototipação rápida possibilitou ao autor dispor de mais atenção em novas

funcionalidades para o jogo e reforçar conceitos vistos em sua faculdade de Jogos

Digitais, já que poupou o mesmo do trabalho na criação de funcionalidades paralelas que

exigiriam maior complexidade por parte da implementação.

O emprego de conceitos como o Padrão Observer só foi possível devido à escolha

do Game Maker, dentre as demais analisadas, como engine do projeto, já que este dá

mais liberdade ao desenvolvedor na modelagem do sistema e escrita do código do que as

demais engines aqui expostas, além de se encontrar bem amadurecido em seu

desenvolvimento, tendo alcançado a versão 8.0.

Aliado à tecnologia FAAST, também conseguimos adaptar o jogo desenvolvido

para o Microsoft Kinect, possibilitando novas abordagens para jogos antigos e para jogos

sérios a serem desenvolvidos no projeto.

Aliado a todas estas contribuições, esta o próprio Muuli-Muu, o qual se encontra

em seu estágio maior de desenvolvimento e pronto para ser aplicado no meio

agropecuário como forma de ensino de boas práticas. Tendo este projeto contribuído na

fase científica e interdisciplinar de vários profissionais que passaram pelo Centro de

Engenharia de Sistemas Inteligentes do TECPAR, é imprescindível destacar sua

contribuição. Na Figura 6, pode-se observar a interface do jogo:



Figura 6: Interface do Muulti-Muu.

Conclusões

O Muulti-Muu encontra-se próximo do auge do seu desenvolvimento. O

gerenciador do game possibilita aos futuros bolsistas do projeto o aproveitamento do

mesmo na criação de novos jogos no estilo Game & Watch que componham o quarteto de

mini-games. Como mencionado durante o artigo, é necessário o esforço na portabilidade

do jogo para as demais versões do Game Maker, havendo para tal a necessidade de um

investimento para compra das licenças PRO.

Outra possibilidade de extensão do trabalho realizado seria tornar o Muulti-Muu um

jogo multiplayer, possibilitando que mais de um mini-game aconteça ao mesmo tempo.

Pensando nisso, seria interessante aliar o Kinect ao desenvolvimento para facilitar a

interação e o nível de entretenimento dos jogadores.

Com relação às demais engines apresentadas, Stencyl Works e Construct 2 vêm

se mostrando cada vez mais poderosas na geração de jogos multiplataforma,

possibilitando que em um futuro próximo possam ser gerados bons trabalhos utilizando

essas engines dentro dos demais projetos de jogos do Instituto de Tecnologia do Paraná.

Agradecimentos

Agradeço ao Instituto de Tecnologia do Paraná e à Fundação Araucária pelo

financiamento do projeto e por torná-lo possível. Também agradeço aos bolsistas Diego

Szpicula Cabral, Ângelo Rossi Hidalgo Junior e Rafael Farias de Azevedo pelo trabalho

realizado na primeira fase de desenvolvimento do jogo Muulti-Muu. Ofereço um

agradecimento especial ao meu orientador Me. Eng. Bruno Campagnolo de Paula pelo

constante suporte e iniciativas, e ao meu sempre presente tutor professor Vinícius Godoy

de Mendonça.



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