PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DI UNA APPLICAZIONE PER IL GIOCO DEGLI "SCACCHI 3D"Tesi di Laurea Specialistica in Ingegneria InformaticaRELATORE:Chiar.mo Prof.Maurizio FERMEGLIAUniversità degli Studi di TriesteFacoltà di IngegneriaAnno Accademico 2008/09 LAUREANDO:Bruno TAGLIAPIETRA10/21/20091Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Obiettivo della TesiSviluppo di una piattaforma per il gioco di una variante in 3D dei famosi “scacchi”Key Features:Umano vs UmanoUmano vs ComputerComputer vs Computer10/21/20092Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Obiettivi IntermediFasi dello sviluppo Analisi giocoAnalisi architetturaleRaccolta requisiti componenti progettoValutazione tecnologie disponibiliApprofondimento tecnologie impiegateProgettazione architetturaleProgettazione componenti fondamentaliRealizzazione complessivaTest, migliorie, riprogettazioni10/21/20093Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

MotivazioniPerché ‘un videogioco’Prodotto di tutto rispetto ed in grande ascesa in campo economico, sociale, artistico.Bacino di utenza potenzialmente largo (tutte le fasce d’età).Perché una variante 3D degli “Scacchi”Interessante dal punto di vista AI (tecniche specifiche).Scacchi classici già molto inflazionati.Perché “Raumschach”Nessuna implementazione fedele della variante presa in esame, “Raumschach”.Gioco già collaudato, avente ricca e nobile storia di pratica.10/21/20094Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Analisi – Cenni storiciScacchi – Varianti 3DLe più antiche risalgono a fine ‘800“Raumschach”Inventati da Ferdinand Maack, inizialmente 8x8x8Pubblicati nel 1907 in versione 5x5x5Nel 1919 fondato un club ad AmburgoGiocati, prevalentemente in Germania, fino all’inizio della seconda guerra mondiale.10/21/20095Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Analisi - RegoleRegoleScacchiera cubica, 5x5x5Vittoria per scacco matto:Non è possibile fare alcuna mossa e il prioprio Re è sotto scacco.Patta se:50 mosse consecutive senza prese o mosse di PedoneStallo (non è possibile fare alcuna mossa ma il Re non è sotto scacco)Notazione:La casella in basso a sinistra vicina al giocatore bianco è la Aa1.Piani: lettere maiuscole; righe: lettere minuscole; colonne: numeri.10/21/20096Aa1Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Analisi - RegoleDisposizione iniziale10/21/20097Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Analisi - RegolePedone10/21/20098Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Analisi - RegoleCavallo10/21/20099Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Analisi - RegoleUnicorno10/21/200910Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Analisi - RegoleAlfiere10/21/200911Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Analisi - RegoleTorre10/21/200912Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Analisi - RegoleRegina10/21/200913Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Analisi - RegoleRe10/21/200914Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Analisi - RequisitiRequisiti individuatiScacchiera cubica, 5x5x5, conforme al regolamentoVisualizzazione tridimensionaleSelezione e spostamento pezzi tramite mousePossibilità di giocare con avversario umanoPossibilità di giocare con avversario computerizzatoDifficoltà regolabilePortabilità10/21/200915Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

TecnologieXNA 3.1Inseme di tool ambiente .NET Scopo: sviluppo di videogameCaratteristiche:Portabilità: PC, Xbox, ZuneMono.XNA (incompleto): Linux, MacOSVantaggiIn quanto Game Framework evita di dover riscrivere le infrastrutture adatte al game developmentVantaggi rispetto altri game frameworkMaggior confidenza con la tecnologia su cui si basa10/21/200916Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

ProgettazioneMacro dicotomiaMotoreVeloceEfficienteRegolabileInterfacciaTridimensionaleGradevole alla vistaUser friendly10/21/200917Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

ProgettazionePattern architetturale di riferimento: Model – View – Controller MotoreModel + ControllerInterfacciaView10/21/200918Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Progettazione - MotoreEsso deve essere in grado diEsprimere una valutazione quantitativa sulla posizionePer un certo numero di “livelli”, sia esso n:Generare tutte le mosse possibiliValutare tutte le posizioniPer ciascuna posizione, generare tutte le mosse possibiliFermarsi quando ha raggiunto il tempo limite10/21/200919Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Progettazione - MotoreTre macro-problemi principali:Rappresentazione della scacchiera.Tecniche di ricerca delle mosse. (Ricerca in alberi)Valutazione di una posizione.10/21/200920Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Progettazione - MotoreRappresentazione scacchiera - mailbox:for (j = 0; j < offsets[piece[pos_iniz]]; ++j) //n da 0 a 124{ for (n = pos_iniz;;) { n = mailbox[addresser[n] + offset[piece[pos_iniz]][j]]; if (n == -1) break; if (color[n] != EMPTY) { //se la casella non è vuota... if (color[n] == not_my_side) genera_mossa(...); //e non proseguo break; } genera_mossa(...); If (!slide[piece[i]])break; }}10/21/200921Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Progettazione - MotoreTecniche di ricerca:Alfa-beta pruningProblema: è depth first.Difficile valutare avendo un tempo limitatoSoluzione: Iterative deepening10/21/200922Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Progettazione - MotoreIterative Deepening:10/21/200923Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Progettazione - MotoreAlpha-beta pruning: function alphabeta(node, depth, α, β) (* β rappresenta la scelta migliore del giocatore precedente *)if node is a terminal node or depth = 0 return the heuristic value of node foreach child of node α := max(α, -alphabeta(child, depth-1, -β, -α)) (* per simmetria, -β diventa α *) if β≤α break (* Beta cut-off *)return α (* chiamata originaria *)alphabeta(origine, depth, -infinito, +infinito) 10/21/200924Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Progettazione - Motore25Valutazione posizione:PunteggiRiportati i punteggi degli scacchi classici, tenendo conto della mobilità relativa10/21/2009Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Progettazione – Interfaccia – Screen Flow2610/21/2009Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Conclusioni27Obiettivi intermedi raggiuntiAnalisi giocoAnalisi architetturaleRaccolta requisiti componenti progettoValutazione tecnologie disponibiliApprofondimento tecnologie impiegateProgettazione architetturaleProgettazione componenti fondamentaliRealizzazione complessivaTest, migliorie, riprogettazioni10/21/2009Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Analisi gioco

Analisi architetturale

Raccolta requisiti componenti progetto

Valutazione tecnologie disponibili

Approfondimento tecnologie impiegate

Progettazione architetturale

Progettazione componenti fondamentali

Realizzazione complessiva

Test, migliorie, riprogettazioni

Conclusioni28Obiettivi intermedi raggiuntiAnalisi giocoAnalisi architetturaleRaccolta requisiti componenti progettoValutazione tecnologie disponibiliApprofondimento tecnologie impiegateProgettazione architetturaleProgettazione componenti fondamentaliRealizzazione complessivaTest, migliorie, riprogettazioni10/21/2009Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Analisi gioco

Analisi architetturale

Raccolta requisiti componenti progetto

Valutazione tecnologie disponibili

Approfondimento tecnologie impiegate

Progettazione architetturale

Progettazione componenti fondamentali

Realizzazione complessiva

Test, migliorie, riprogettazioni

Conclusioni29Obiettivi intermedi in corsoRealizzazione complessivaMotoreInterfacciaUmano vs. ComputerLoading, SavingNetwork PlayingUser FriendlinessTest, migliorie, riprogettazioni10/21/2009Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA

Realizzazione complessiva

Motore

Interfaccia

Umano vs. Computer

Loading, Saving

Network Playing

User Friendliness

Test, migliorie, riprogettazioni

Demo30DEMO10/21/2009Università degli Studi di Trieste – Prof. Maurizio FERMEGLIA – Bruno TAGLIAPIETRA