TP2: Asteroids

Entrega: 23/04/2025 às 18:59h

Introdução

Assim como o Pong (projeto anterior), o Asteroids (lançado pela Atari em 1979) também foi um dos jogos mais populares da era do fliperama. O asteroids é um jogo com uma temática espacial onde o jogador controla uma nave com o objetivo de atirar raios laser para destruir todos os asteroides que se movem no mapa sem colidir com nenhum deles. Quando o jogador destruir todos os asteroides, um número maior de asteroides do que o anterior será criado no mapa, aumentando a dificuldade do jogo. Se o jogador colidir com um asteroid, ele perderá uma vida. O jogo termina quando o jogador perder suas três vidas. O video a seguir mostra um gameplay do jogo original:

Objetivo

Nesse projeto, você irá desenvolver as mecânicas princiais de movimentação, colisão e tiro do Asteroids em C++ e SDL. Nessa versão, o jogador poderá mover-se e atirar com a nave como no jogo original, destruindo os asteroides caso um laser os acerte. O jogo será reiniciado quando a nave colidir com um asteroide. Inicialmente você irá implementar os componentes RigidBodyComponent e CircleColliderComponent para movimentar e detectar as colisões dos objetos do jogo. Em seguida, você irá modificar o componente DrawCollider para desenhar os objetos simulando gráficos vetoriais. Por fim, você irá utilizar esses componentes para implementar uma nave que atira raios laser e gerar um dado número de asteroides com geometrias aleatórias. O video a seguir mostra um gameplay da versão que você irá implementar:

Código-base

  1. Aceite o projeto tp2-asteroids no GitHub classroom [nesse link]

  2. Clone o seu novo repositório no seu computador:

     # Substitua <GITHUB_USERNAME> pelo seu usuário do GitHub
 git clone https://github.com/ufmg-dcc192/tp2-asteroids-<GITHUB_USERNAME>.git

  3. Abra o projeto tp2-asteroids na CLion e, antes de começar a sua implementação, verique com cuidado as definições de métodos e atributos de cada classe:

    • RigidBodyComponent

      Componente de movimentação de objetos rígidos.

    • CircleColliderComponent

      Componente de detecção de colisão baseado em comparações entre círculos.

    • Ship

      Classe que estende Actor para representar a nave.

    • Asteroid

      Classe que estende Actor para representar um asteroide.

    • Laser

      Classe que estende Actor para representar uma partícula de laser, que é atirada pela nave quando o jogador pressiona a tecla Espaço.

    Observação: o código base desse projeto foi construído a partir do código do projeto anterior [TP1: Pong], portanto muitas das classes já foram introduzidas anteriormente.

Instruções

Parte 1: Desenhos Vetoriais

Na primeira parte, você irá modificar o componente DrawComponent para desenhar os objetos do jogo simulando gráficos vetoriais.

  • DrawComponent.cpp

    1. Implemente o método DrawPolygon para desenhar um polígono formado por um conjunto de vértices

    2. Implemente o método DrawCircle para gerar e desenhar um conjunto de vértices em um círculo

    3. Implemente o método Draw para desenhar um objeto

Ao final dessa primeira etapa, teste a sua implementação criando um actor com um DrawComponent na função Game::Initialize(). Por exemplo, experimente criar um actor representado por um triângulo com o código abaixo:

std::vector<Vector2> vertices;
vertices.emplace_back(Vector2(0.0f, -50.0f));
vertices.emplace_back(Vector2(-50.0f, 50.0f));
vertices.emplace_back(Vector2(50.0f, 50.0f));

Actor *testActor = new Actor(this);
testActor->SetPosition(Vector2(mWindowWidth / 2.0f, mWindowHeight / 2.0f));

new DrawComponent(testActor, vertices);

O seu jogo deveria mostrar a seguinte saída:

tp1-pong-1

Note que o círculo verde ainda não está inscrito no polígono do actor. Isso ocorre porque a função DrawCircle tem um valor padrão de raio r=10. Nas próximas etapas, você pode alterar o raio do círculo para o raio definino no componente CircleColdier.

Parte 2: Movimentação de Objetos Rígidos

Na segunda parte, você irá implementar os componentes RigidBodyComponent e CircleColliderComponent para movimentar e detectar as colisões dos objetos do jogo.

  • RigidBodyComponent.cpp

    1. Implemente o método ApplyForce para adicionar uma força à acceleração

    2. Implemente o método Update para calcular a nova posição do objeto utilizando o Método de Euler Semi-implícito

    3. Implemente o método ScreenWrap para teletransportar os objetos para o lado oposto quando eles saírem da tela

  • CircleColliderComponent.cpp

    1. Implemente o método Intersect para detectar a colisão de círculos com círculos

Ao final dessa segunda etapa, teste a sua implementação adicionando um componente RigidBodyComponent ao actor de criado ao final da etapa anterior. Aplique um força qualquer a esse actor, como no exemplo abaixo:

RigidBodyComponent *rb = new RigidBodyComponent(testActor, 1.0f);
rb->ApplyForce(Vector2(0.0f, 1000.0f));

O seu jogo deveria mostrar uma saída como esta:

tp1-pong-1

Note que essa visualização é um gif, portanto o frame rate está perceptivelmente mais baixo do que o que você verá na sua implementação.

Parte 3: Objetos do Asteroids

Na terceira parte, você irá utilizar os novos componentes para implementar uma nave que atira raios laser e gerar um dado número de asteroides com geometrias aleatórias.

  • Game.cpp

    1. Inicialize a classe Random para gerar números aleatórios

    2. Instancie a nave e os asteroides

    3. Implemente os métodos AddAsteroid e RemoveAsteroid para gerenciar a criação e remoção de asteroides

  • Ship.cpp

    1. Implemente o construtor de Ship criando um triângulo a partir de três vértices para representar a nave visualmente e instanciando seus componentes

    2. Complete o método OnProcessInput para mover a nave para frente e rotacioná-la quando o jogador os direcionais para frente e esquerda/direita, respectivamente.

    3. Implemente o método OnUpdate para atualizar a nave a cada quadro

  • Asteroid.cpp

    1. Implemente o construtor Asteroid gerando um círculo com ruídos para representar o asteroide visualmente e instanciando seus componentes

    2. Implemente o destrutor ~Asteroid para removê-lo da lista de asteroides do jogo.

    3. Gere um conjunto de vértices em uma circunferência adicionando um pequeno ruído aleatório a cada um deles

  • Laser.cpp

    1. Implemente o construtor Laser gerando um segmento de reta para representar o asteroide visualmente e instanciando seus componentes

    2. Implemente o método OnUpdate para atualizar o raio laser a cada quadro

Essa etapa conclui as implementações básicas do jogo, que deveria ter um resultado como o mostrado no vídeo do início do roteiro.

Parte 4: Customização

Na quarta, e última etapa, você irá ajustar as variáveis do jogo para criar uma versão única do Asteroids.

  1. Ajuste os tamanhos do universo (janela), nave e asteroides da forma que achar mais interessante;

  2. Ajuste os parâmetros de movimentação (aceleração, velocidade escalar, velocidade máxima, velocidade mínima, massa, coeficientes de resistência, etc) da nave e dos asteroides da forma que achar mais interessante;

  3. Implemente a a funcionalidade de gerar três novos asteroides menores e mais rápidos quando um grande é destruído.

  4. Implemente a animação de destruição dos asteroides. Quando um asteroide for destuído, crie um sistema de partículas onde cada partícula é um ponto que é atirado para uma direção aleatória e vive por poucos segundos.

Submissão

Para submeter o seu trabalho, basta fazer o commit e o push das suas alterações no repositório que foi criado para você no GitHub classroom.

git add .
git commit -m 'Submissão TP2'
git push

Barema

  • Parte 1: Desenhos Vetoriais (30%)
  • Parte 2: Movimentação de Objetos Rígidos (20%)
  • Parte 3: Objetos do Asteroids (30%)
  • Parte 4: Customização (20%)

Referências