Pelimoottorin rakentaminen C#-ohjelmointikielellä

Abstract

Insinööritön päätavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa täysin C#-ohjelmointikielellä ohjelmoitu toimiva ja suorituskykyinen 3D-pelimoottori sekä tutkia, sopiiko C#-ohjelmointikieli tällaisten pelimoottorien ohjelmoimiseen.

Insinöörityön pelimoottorin arkkitehtuuri mallinnettiin Unityn ECS-arkkitehtuurin mukaan, johon Unity on vähitellen muuntamassa omaa pelimoottoriaan. Pelimoottorin ECS-arkkitehtuuri yritettiin kehittää mahdollisimman suorituskykyiseksi ja helppokäyttöiseksi. Pelimoottoriin kehitettiin myös monisäikeistetty tehtäväjärjestelmä, joka auttoi saamaan kaiken tehon käyttöön suorittimen ytimistä. Pelimoottorin fysiikkakirjastona käytettiin BEPUPhysics-kirjastoa, ja grafiikkarajapintana käytettiin Vulkania. Pelimoottorin ohella toteutettiin myös resurssipakkaustyökalu ja tekstuuripakkauskirjasto.

Insinöörityön osana myös tutkittiin C#:n hyötyjä ja rajoituksia pelimoottoreiden ohjelmoinnissa sekä perehdyttiin tapoihin, joilla voidaan välttää joitain C#:n heikkouksia. Tämän lisäksi insinöörityössä esiteltiin yleisiä optimointitekniikoita C#-kielelle.

Insinöörityön pelimoottorilla ja Unity-pelimoottorilla toteutettiin samankaltaiset testipelit, joiden avulla vertailtiin pelimoottorien suorituskykyä. Testipeleissä lennetään avaruusaluksella avaruudessa ja yritetään tuhota asteroideja. Testipelin tarkoituksena oli verrata, miten täysin C#:lla ohjelmoitu pelimoottori suoriutuu C++:lla ohjelmoitua Unity-pelimoottoria vastaan.

Insinöörityön tuloksena todettiin, että C# sopii hyvin pelimoottoreiden toteuttamiseen ja että oikeanlaisilla ohjelmointitekniikoilla saadaan täysin C#-kielellä kirjoitetusta pelimoottorista tietynlaisissa peleissä suorituskykyisempi kuin C++-kielellä ohjelmoidusta Unity-pelimoottorista.