praca_magisterska/latex/tex/1-wstep.tex

\clearpage % Rozdziały zaczynamy od nowej strony.
\section{Wstęp}

W tym rozdziale przedstawiono motywację, cel oraz zakres pracy, wybór gry testowej oraz przyjętą metodologię.

\subsection{Motywacja i cel pracy}

Współczesny rynek gier komputerowych charakteryzuje się dynamicznym
rozwojem technologicznym i~rosnącymi wymaganiami zarówno twórców,
jak i graczy. Wybór odpowiedniego silnika gier jest kluczową decyzją,
która wpływa na cały proces tworzenia gry, jej wydajność oraz możliwości techniczne.

Celem niniejszej pracy jest porównanie wydajności i~możliwości dwóch głównych, współczesnych 
silników gier komputerowych, ze szczególnym uwzględnieniem ich wpływu na proces tworzenia gier 
oraz końcową jakość produktu.

\subsection{Zakres pracy}
Praca obejmuje analizę następujących aspektów:
\begin{itemize}
    \item Wydajność renderowania grafiki.
    \item Możliwości i~funkcjonalności oferowane przez różne silniki.
    \item Łatwość użycia i~krzywa uczenia się.
    \item Praca z narzędziem przy użycji dużych modeli językowch.
    \item Ekosystem narzędzi i~społeczność deweloperska.
\end{itemize}

\subsection{Wybór gry testowej -- gatunek bullet hell}\label{subsec:bullet-hell}

W~celu przeprowadzenia praktycznych testów wydajnościowych
zdecydowano się na implementację gry z~gatunku \textbf{bullet hell}
 (dosł. ,,piekło pocisków''), znanego również jako \textbf{danmaku}
(z jap. ,,kurtyna pocisków'') lub \textbf{manic shooter}.

\textbf{Charakterystyka gatunku}

Bullet hell to podgatunek gier typu shoot 'em up, w~którym gracz steruje zwykle 
niewielkim statkiem kosmicznym lub postacią, mierząc się z~falami przeciwników wystrzeliwujących 
ogromne ilości pocisków tworzących skomplikowane wzory na ekranie. Kluczowe cechy gatunku obejmują:

\begin{itemize}
    \item \textbf{Masowa ilość pocisków} -- na ekranie jednocześnie może znajdować się od kilkuset
    do kilku tysięcy pocisków, tworzących złożone formacje geometryczne.
    \item \textbf{Precyzyjne hitboxy} -- obszar kolizji postaci gracza jest znacznie mniejszy niż 
    jej wizualna reprezentacja (często ograniczony do kilku pikseli), co umożliwia nawigację między 
    pociskami.
    \item \textbf{Duża liczba przeciwników} -- na ekranie jednocześnie pojawia się wiele jednostek przeciwnika, co zwiększa złożoność sytuacji i obciążenie systemu.
    \item \textbf{Ciągły ruch} -- gracz musi nieustannie przemieszczać się po ekranie, unikając kolizji.
    \item \textbf{Eskalacja trudności} -- wraz z~postępem gry wzrasta liczba przeciwników 
    i~gęstość pocisków.
\end{itemize}

Klasyczne przykłady gatunku to serie \textit{Touhou Project}, 
\textit{DoDonPachi}, \textit{Ikaruga} lub 
\textit{Geometry Wars}.
\begin{figure}[!h]
    \centering
    \includegraphics[width=1\linewidth]{touhou.jpg}
    \caption{Przykład gry z gatunku bullet hell (seria Touhou).  \cite{glau2021touhou}}
    \label{fig:touhou}
\end{figure}



\textbf{Uzasadnienie wyboru gatunku}

Gatunek bullet hell został wybrany jako podstawa testów wydajnościowych z~następujących powodów:

\begin{enumerate}
    \item \textbf{Intensywne wykorzystanie zasobów} -- jednoczesne renderowanie setek lub tysięcy obiektów (pocisków) stanowi znaczące obciążenie dla systemu renderowania.
    
    \item \textbf{Testowanie zarządzania pamięcią} -- ciągłe tworzenie i~niszczenie obiektów 
    pocisków eksponuje różnice w~implementacji garbage collectora (Unity/C\#) versus ręcznego 
    zarządzania pamięcią (Unreal/C++).
    
    \item \textbf{Wymagania systemu fizyki} -- wykrywanie kolizji między graczem a~setkami pocisków w~każdej klatce obciąża system fizyki.
    
    \item \textbf{Prostota implementacji} -- podstawowa mechanika gry jest stosunkowo prosta koncepcyjnie, co pozwala skupić się na porównaniu wydajności, a~nie złożoności logiki gry.
    
    \item \textbf{Skalowalność testu} -- łatwo kontrolować poziom obciążenia poprzez modyfikację liczby aktywnych pocisków i~przeciwników.
    
    \item \textbf{Reprezentatywność dla gier 2D} -- gatunek jest typowym przedstawicielem gier 2D, co pozwala ocenić wsparcie silników dla tego segmentu rynku.
    
\end{enumerate}

\textbf{Parametry gry testowej}

Zaimplementowana gra testowa charakteryzuje się następującymi parametrami:

\begin{itemize}
    \item Czas rozgrywki: 90 sekund.
    \item Eskalacja trudności: liniowy wzrost częstotliwości spawnu przeciwników.
    \item Typy przeciwników: 3 warianty z~różnymi wzorami strzelania.
    \item System punktacji oparty na eliminacji przeciwników.
\end{itemize}

Te parametry zapewniają wystarczające obciążenie systemu do ujawnienia różnic wydajnościowych między silnikami, pozostając jednocześnie w~granicach typowych dla gier indie z~tego gatunku.

\textbf{Struktura pracy}

Praca składa się z~następujących rozdziałów:

\begin{enumerate}
    \item \textbf{Wstęp} -- wprowadzenie do tematyki, motywacja, cel i~zakres pracy.
    \item \textbf{Przegląd literatury} -- analiza istniejących badań porównawczych silników gier.
    \item \textbf{Charakterystyka silników} -- szczegółowy opis Unity i~Unreal Engine.
    \item \textbf{Metodologia} -- opis metodyki badawczej i~kryteriów porównania.
    \item \textbf{Analiza wywiadów} -- wyniki badań jakościowych z~deweloperami.
    \item \textbf{Implementacja gry testowej} -- doświadczenia z~tworzenia gry w~obu silnikach.
    \item \textbf{Narzędzia profilowania} -- opis NVIDIA Nsight i~metodyki pomiarów.
    \item \textbf{Testy wydajności} -- wyniki pomiarów wydajnościowych.
    \item \textbf{Analiza możliwości} -- porównanie funkcjonalności silników.
    \item \textbf{Porównanie wyników} -- synteza i~analiza zebranych danych.
    \item \textbf{Podsumowanie} -- wnioski i~rekomendacje.
\end{enumerate}

\subsection{Metodologia}

\begin{itemize}
    \item \textbf{Testy wydajnościowe} -- Pomiary z~wykorzystaniem NVIDIA Nsight Graphics, zapewniające porównywalność wyników między silnikami.
    \item \textbf{Wywiady z~deweloperami} -- badania jakościowe dostarczające kontekstu praktycznego użytkowania silników.
    \item \textbf{Implementacja porównawcza} -- stworzenie identycznej gry w~obu silnikach, dokumentując różnice w~procesie deweloperskim.
\end{itemize}