ステップごとにFBDの楽しいシェフ

すべてにご挨拶。

以前の記事は、同じ原則に基づいて行われた小規模プロジェクトに関するものでした。

• 提案されたアイデアはしばらくの間考え直されました。
• 一般的なタスクはいくつかの大きなブロックに分割されました。
• 各ブロックは、入力データ、出力、およびこのデータの処理方法について考えられました。
• その後、心のすべての問題が解決されると、プログラム自体がすぐに現れました。
• デバッグ中に軽微なエラーが修正され、軽微な修正が行われました。
• 最後にグラフィックがねじ込まれ、すべての準備が整いました。

しかし、同時に、最終プログラムでは、いくつかの解決策は明らかではありませんでした。 さらに、目の前に数十個のブロックの図があるため、何を、どのように、何を使用するかをすぐに把握することは困難です。 したがって、この例では、わずかに異なるアプローチが適用されます。 最小限の時間と労力を費やしながら、ステップごとに簡単なプログラムを作成する方法を簡単かつ明確に実証しようとします。 同時に、各ステップについて詳しくコメントします。

例として、ゲーム「Electronics IM-04-Cheerful Cook」が選択されました。



猫の下には、このおもちゃをFBDプログラミング言語で書く方法のステップの説明があります。

* ^{ネタバレの下のすべての大きな画像には、オリジナルへのリンクがあります}

問題の声明

それで、今日はCheerful Chefゲームを作っています。

ゲームの本質：料理人は4つのアイテムを投げます 。 タスクは、落下するオブジェクトに間に合うように実行し、パンを置き換えて再度投げ上げることです。 成功したトスごとに、1ポイントが付与されます。 アイテムの飛行速度は、獲得したポイントの数とともに増加します。 フォークでソーセージを定期的にキャッチし、それによって料理人に干渉する猫もいます。 アイテムが床に落ちた場合、マウスはそれをつかみ、ペナルティポイントが付与されます。 3つのアイテムが床に落ちた後、ゲームは停止します。

これはとても簡単なおもちゃです。 次に、それを実装します。

実装

手順1.空白のシート

コントローラを作成し、ゲームを実装するための新しいタスクを作成します。



ステップ2.畑を横切って走るクック

ここで、オペレータステーションからのコマンドでフィールドを駆け回るコックが必要です。 これを実装するには、最も単純なスキームを作成します。

• セレクタは、「コマンド1」（右に移動するため）または「コマンド2」（左に移動するため）を提供します。
• 次に、2つのブロック「Choice」を配置し、セレクターの対応する出力に1つある場合、右に移動する場合は選択肢「1」、左に移動する場合は「-1」の出力に渡します。
• コマンドの積分値を得るためにフィードバックで補足する「追加」アルゴリズムでの「選択」アルゴリズムからの出力を要約します。
• 事前にアルゴリズムを介してフィードバックを取得するため、その後加算器をゼロにすることができます。
• 「OR」スキームに従ってセレクタの1番目と2番目の出力を収集し、フィードバックによってセレクタをフィードバックします。 したがって、1つのコントローラーサイクルでコマンドの期間を取得します。

ステップ3.ソーセージと魚

畑を駆け回る料理人がいるので、今度は彼がジャグリングする食べ物を作る時間です。 ここでも、すべてが標準です。

• 「インテグレーター」を使用して、上限と下限のしきい値を設定します。
• 通常のRSトリガーをしきい値に接続し、上限しきい値に達するとこのトリガーを起動し、下限しきい値に達するとリセットします。
• 「選択」アルゴリズムをRSトリガーの出力に接続します。RSトリガーでは、積分器の増分速度を選択します。 入力 "If Yes"に負の値（上限のしきい値に達し、積分器が下がるはずです）を入力し、入力 "If No"が正の値を入力します。
• 「選択」アルゴリズムから「インテグレーター」へのフィードバックを開始します。
• 積分器の出力に、離散から整数への変換アルゴリズムを接続し、それにより小数部分を破棄します。
• このスキームをさらに3回コピーします（4つのピースがあるため）。

ステップ4.グラフィックインターフェイスを接続します

料理人はすでに畑を駆け回っていて、食べ物は飛び跳ねているので、今度は最も単純なグラフィック部分を固定して、それがどのように見えるかを見てみましょう。 デバッグのために、私たちは美しさを必要としないので、可能な限り迅速かつ簡単にすべてを行います。


小計

プログラムの基礎は準備ができています。 5分がすべてに費やされました。 しかし、現在の実装は、外見上は目的の結果に似ています。 実際、オブジェクトは自分でジャンプして落下することはなく、料理人はフィールドの外を散歩できます。 しかし、これは唯一の基礎です。 プログラムのスケルトンに追加オプションを追加し始め、元のプログラムに近づけます。

ステップ5.クックを制限する

見やすいように、現時点では、料理人はチームによって左右に1人ずつ制御され、好きな場所に行くことができます。 出力は単純な加算器であり、何にも制限されません。 しかし、ゲームのルールによれば、料理人は4つの位置のうち1つしか占有できず、画面から離れることはできません。 これを実装するには、フレームにクックを追加します。 これを行うのは非常に簡単で、2つの方法があります。

1. クックが右端または左端の座標（それぞれ「4」と「1」）に達したら、「右」ボタンまたは「左」ボタンを押す機能をブロックします。
2. クックが右端または左端の座標（それぞれ「4」と「1」）に達したら、クックの現在の座標を格納する加算器の増分または減分を禁止します。

元のおもちゃを基準にすると、2番目のオプションが望ましいように見えます。 プレイヤーがおもちゃのボタンをクリックすることを禁止することはできません。 コックが極端な位置に達しただけで、チームに同じ方向で反応しなくなりました。 私たちはそれを実現します。 これを行うには、座標を可能な最小値と最大値と比較するための2つのアルゴリズムを使用します。 そして、最初に実装されたように、直接「Choice」アルゴリズムではなく、対応する比較の兆候のある「I」を通じて、チームを開始します。
したがって、料理人が3番目の位置にある場合、「4番目未満の位置」という条件が満たされ、セレクタからのコマンドはさらに「選択」アルゴリズムに進むことが判明しました。 クックが4番目の位置にある場合、条件「4番目未満の位置」は満たされず、セレクターからのコマンドは、アルゴリズム「And」にゼロを乗算しても、それ以上進みません。



ステップ6.料理人が食べ物を投げる

次に、料理人にアイテムを投げる機能を追加します。 メインスキームからわかるように、被験者自身は6つのポジションを占めることができます。 積分器出力の小数部分を破棄し、0〜5の整数を得たときにこれを達成しました。 ここで、トリガーをドロップし、正のインテグレーター増分速度を選択することにより、オブジェクトを上に投げることを思い出します。 最初は、積分器が下限しきい値に達するとトリガーがリセットされました。 しかし、今度はこの接続を削除し、その場所に最も単純なスキームを追加します。クックの位置とアイテムの座標が単一であるというサインを追加します（つまり、ボトムポイントにあります）。 両方の条件が満たされている場合、トリガーをリセットし、インテグレーターの構築を開始します。



ステップ7.アニメーションをクックに追加する

料理人が物を投げたら、彼は鍋を下から上に振らなければなりません。 これを行うには、画面に各位置でクックをレンダリングするための2つのオプションがあります。

• オプション1-クックはパンを下にして立っています。
• オプション2-コックが上げられた鍋で立っています。

ここにちょっとしたトリックがあります。 アニメーションは、まず対象の投げと同期して動作する必要があり、次に、明確に定義された短い時間を要します。

プログラムで何が起こっているか想像してみましょう：

• アイテムが落ちる、すなわち 積分器の出力の値は、一定の速度で減少します。
• 積分器の出力の値は2未満になります。これは、料理人が再びオブジェクトを投げ、その下にフライパンを入れてゾーンにいることを意味します。
• 同時に（6番目のステップを思い出してください）両方の条件が満たされ（アイテムの座標が一致し、料理が同じ位置にある）、トリガーがリセットされ、インテグレーターの出力の値が同じ一定速度で増加し始めます;
• 積分器の出力の値が2を超えるとすぐに、オブジェクトは次の座標に描画されます。 この場合、シェフはパンを上げて視覚的な投げ効果を得る必要があります
• しかし、インテグレータの出力で1.99の値でオブジェクトを「トス」することができます（1秒後、次の座標で既に描画されます）。インテグレータの出力で1.01の値で（次の座標に描画する前にかなり待たなければなりません）長い時間）;
• アイテムが2番目の座標で描画されるまで、プレーヤーはアイテムを投げたかどうかを理解しません。

それが主な問題です。 そしてそれを解決するのはとても簡単です。 条件が満たされたとき（私たちの食べ物が最初の座標、つまり床に落ちる直前の一番下にあります）、料理人がフライパンを設置したとき、私たちが必要なものを強制的に置き換えるために、現在の落下物の座標（1.99または1.01は重要ではありません）を強制的に交換する必要がありますそこから積分器の増分を開始します。 1.8の値を取ることをお勧めします。

積分器の出力の値が2を超えると、スローされたオブジェクトは新しい（2番目の）座標で再描画され、フライパンを上げた状態でクックを再描画する必要があることを思い出してください。 しかし、彼は常に手を挙げて立ち上がる必要はありませんでしたが、しばらくしてから手を離すべきです。 これを行うには、別の比較アルゴリズムを配置し、積分器の出力の値を2.2の値と比較します。 さらに「そして」では、次の4つの兆候を収集します。

• トリガーがリセットされ、座標が増加しています。
• クックは同じ位置にあります。
• 2より大きい現在の積分器出力。
• 積分器の現在の出力は2.2未満です。

4つの条件がすべて満たされている場合、クックの現在の座標に4を追加します。 したがって、コード1,2,3および4を使用して、フライパンをそれぞれ1,2,3および4の位置で下げた料理を描き、コード5,6,7および8で、1,2,3のフライパンを上げた料理を描きますおよび4。



ステップ8.カウンターを固定する

ここではすべてが簡単です。 シェフがアイテムを投げたという兆候が既にあります（「I」に従って2つの条件が処理されています。アイテム座標は1で、クック座標はアイテム番号に対応しています）。 フロントを選択し、加算器で開始します。これは、標準スキームに従って、加算器を条件にリセットできるように、「選択」アルゴリズムを介したフィードバックと結び付けられています。



ステップ9.「開始」および「停止」ボタン

それらなしではありません。 人がコントローラーに伝える必要があります。 ゲームを起動してください！」 そして、結果をリセットし、開始位置に戻ることができました。 このタスクを実現します。

一般に、（クックを制御するための）セレクターは既に1つあり、3番目と4番目のコマンドをそれぞれ追加して開始およびリセットすることで使用できます。 しかし、回路を乱雑にしないために、ゲームを制御する別のセレクターを作成します。 同様に、1番目と2番目の出力から「OR」を介してフィードバックリセットを開始します。 そして、RSトリガーを出力に配置します。これは、「開始」コマンドで開始し、「リセット」コマンドでリセットします。 トリガーが投入されている間、ゲームはオンです。

同時に、Resetコマンドを使用してゲーム内のすべてのカウンターをリセットし、Startコマンドの開始位置を設定する必要があります。 簡単だから 加算器へのフィードバック用に「選択」アルゴリズムを事前に用意し、「リセット」入力にコマンドを発行することでトリガーをリセットします。 同時に、「開始」コマンドによって、前部（1サイクル続く信号）を選択し、この前部で料理人の位置に単一性を追加し（これにより左端の位置に設定します）、インテグレータの食品座標の初期値を強制的に設定します。



ステップ10.スケジュールを確定します。

プログラムには新しい要素があります。 それらをグラフィックパーツに追加し、ゲームを開始します。

写真からわかるように、私たちが持っている料理人は、許容可能な位置によって制限された間隔でのみ動き、鍋を上げて食べ物を投げます。 すべてのオブジェクトも、それ自体でジャンプすることはなくなりましたが、料理人がそれらをキャッチして再び空中に投げる時間がなかった場合、落下して表示されなくなりました。 料理人が別の落下物を投げる試みの成功回数のカウンターも機能します。 これはすでにゲームの全機能の80％であり、合計で20分かかりました。 そして、このゲームはすでにプレイ可能です。 いくつかのオプションを実装するだけです。

• 落下中の一時停止と落下したオブジェクトの再起動;
• エラーの最大許容数を超えた場合、「GameOver」シグナルをスコアリングして発行します。
• ソーセージを捕まえる猫。
• 獲得したポイント数に応じたゲームの加速。

順番に始めましょう。

手順11.アイテムが落ちたときにゲームを一時停止し、落ちたアイテムを再開する

アイテムの座標がゼロに等しく、同時に「ゲーム進行中」という記号が表示された場合、アイテムは落下したと見なされます。 これらの両方の条件が満たされた場合、前部を選択し、この前部でトリガー「Fallen」を投入します。 同時に、2秒の遅延を与えた後、「Fallen」トリガーをリセットします。 オプションの「選択」アルゴリズムを使用してトリガーがコックされている間、すべてのインテグレーターの増分率をゼロに等しくするため、ゲーム内で一時停止が取得されます（注：ゲームには飛行オブジェクトのみの一時停止があります。プレイヤーを支援するために特別に作られました。料理人の動きも同時にブロックする必要がある場合、料理人がフィールドの外に出ないようにするために追加した「I」アルゴリズムは、逆システムが開始する別の入力を追加します トリガに現金）「フェル」。 反対側（「Fallen」トリガーがリセットされたとき）で、同時にトリガーをリセットして積分速度を選択し、初期値を強制的に設定するコマンドを与えます。



ステップ12.落ちたアイテムを数える

すでに倒れたオブジェクトの信号があります（「Fallen」トリガーを発動します）。 この信号により、落下したオブジェクトのカウンターを1つ増やします。 カウンターをリセットできるようにするために、選択を介して加算器への標準スキームに従ってフィードバックを開始します（「リセット」コマンドによってこれを行います）。 次に、加算器の値をトリプルと比較します。 最大値に達したら、「GameOver」記号を設定し、2秒後に「Fallen」トリガーの自動リセットを禁止します。 「OR」により、コントロールセレクタからの「リセット」コマンドによってのみ、このトリガーのリセットを許可します。



ステップ13.ソーセージを捕まえる猫を追加する

標準スキームを適用します：

• 2つの任意のしきい値を持つ積分器を配置しました。
• 上限のしきい値に達すると、トリガーを作動させ、下限のしきい値に達するとリセットします。
• 選択により、積分器の正と負の増分速度を指定します。 したがって、積分器の出力で「のこぎり」に沿って絶えず変化する値を取得します。
• 現在の時間のアルゴリズムを使用して、積分器の出力で除算します。
• 10000で除算した後に得られた値を乗算し、余りで1で除算することにより、整数部と小数部を別々に取得します。
• 私たちは猫がソーセージを捕まえるのに必要なチャンスを選びます。 これが30％だとしましょう。 残りを0.3と比較します。
• 「I」に従って4つの兆候を追加します。残りは0.3未満、ソーセージは4から3番目の位置に移動し、「ゲームがあります」という兆候があり、トリガーは「ソーセージ」インテグレーターの速度を選択するように設定されます（インテグレーターの入力で負の値が受信されます。ソーセージが落ちる）;
• 「I」アルゴリズムからの信号に従って、「Cat」トリガーを作動させてタイマーを開始します。 タイムアウトの入力時に、10を掛けた剰余（つまり、0から3までのランダムな秒数）を指定します。
• タイムアウトにより、トリガー「猫」をリセットします。
• 反転を伴う「Cat」トリガーからの信号は「Choice」アルゴリズムに送られ、ここで「ソーセージ」積分器の入力に供給される速度を選択します。 つまり トリガー「Cat」の出力は論理ユニットですが、インテグレーターの入力にはゼロが供給され、オブジェクトは空中で凍結します。

ステップ14.得点に応じてゲームの速度を上げます

これが最後の仕上げです。 実際、すべての準備が整っています。 速度は、「選択」アルゴリズムを使用して決定されます。このアルゴリズムでは、積分器出力の正および負の増分（それぞれ減少）が指定されます。 デフォルトでは、いくつかの数字を選択しました。 速度を変更する機能を実装するには、オブジェクトのスローに成功した試行のカウンターの読み取り値を任意の係数（たとえば50）に分割し、結果の値を最初にセットに追加します。 したがって、ポイントが多いほど、ソーセージの跳ね返りが速くなることがわかります。



ステップ15.最終チェックのスケジュールを確定します。

なぜなら より重要な信号がいくつか得られた場合は、それらを単純な形式で画像に追加します。 次のようになります。

ゲームインターフェイスは既に完全に実装されています。 これのみが回路図形式で行われます。 原則として、そのようなおもちゃでさえもすでにプレイすることができます。 もちろん、本格的なゲームが実現されますが、数分でスケッチされるこのインターフェースは、プログラムのデバッグと正しい動作のチェックの機能に完全に対応します。

ステップ16.技術プログラムの最終フォームとステップでの実装のgif



ステップ17.ゲーム用の美しいグラフィックの作成

このためには、インターネットからの写真が必要です。 ゲーム「Cheerful Cook」の美しい写真が撮影されます。 細かく切り分けられ、各オブジェクト（クック、ソーセージ、マウス、猫）が別々の画像として作成されます。 次に、これらの写真がフィールドに配置されます。 グラフィックパーツのレイアウトは既に用意されています。 その上でプログラムをデバッグしました。 円と小さな正方形を必要な画像に置き換えるだけで、アニメーション「色の変更」の代わりにアニメーション「表示」を使用します。 画像の切り取り、編集、処理をいじらなければなりませんでした。 ある種のフォトショップでは15分でこれをすべて実行できると思いますが、MSペイントでは必要なすべてが数時間でペイントされました。

追加のコントロールボタン、ポイントカウンター、および「GameOver」という碑文を画像に追加します。 すべて準備が整いました。プレイできます。



ステップ18.再生


* ^{アニメーションは毎秒1フレームの頻度で行われ（最初のゲームの速度はかなり遅いため）、倍速で再生されました。}

まとめ

この記事では、FBDプログラミング言語で最も単純なおもちゃを作成するプロセスを可能な限り明確にしようとしました。 これで、おもちゃの準備ができました。 プログラムは合計133のアルゴリズムを使用しました。 ただし、プログラムの実装プロセスを順を追って順守していくと、一部のアルゴリズムが不要であることがわかります。 冒頭でいくつかの不必要な強調があることはすぐに明らかです。なぜなら、冒頭で述べたように、制御はフィードバックによるリセットを備えたセレクターを使用して実装されたためです。 つまり 元のコマンドの期間はすでに1サイクルであり、そこから前線を選択しても意味がありません。

プログラムの主要部分は、4つのオブジェクトを処理するための4つの同一のアルゴリズムシーケンスで構成されていることにも気付くことができます。 例外は、「猫の介入」と最初のソーセージを処理するためのアルゴリズムのみです。 しかし、すべての介入は、追加の「I」アルゴリズム（猫がフォークで拾った兆候が現れたときにソーセージの飛行を一時停止する）だけで構成されています。 つまり このシーケンス全体をマクロにまとめて、複数の入力パラメーターと出力パラメーターを持つ小さなアルゴリズムを取得できます。 これにより、タスクが（視覚的に）大幅に簡素化され、新しい機能の追加も容易になります（4つの同一のアルゴリズムチェーンではなく、1つのマクロのみで変更が行われるため）。

上記の改善により、前の例と同様のタスクにつながります。 可愛さと最適性の観点から、ブロックのプログラムの実装オプションが望ましいでしょうが、目標はタスクの実装を段階的に示すことでした。

別の興味深い点があります。 その結果、「Cheerful Cook」というゲームができました。 「ちょっと待って！」、「狩り」、「エイリアンの逃避」、「海の秘密」、「ホッケー」、「サッカー」など、そのようなゲームはたくさんありました。 しかし、これらのゲームはすべて同じ原理で作られています。 実際、プログラムの最小限の変更でグラフィックコンポーネントのみが変更されました。 したがって、プログラムから数分で、必要なものを実装できます。

たとえば、「ちょっと待って！」 グラフィックが再描画されます。 これは理解できます。 アルゴリズムの観点から見ると、変更は1つだけです。オブジェクトは最初に下から上に飛んでから、後ろに戻ります。「ちょっと待って」では、動きは一方向にすぎません。 つまり 各アイテムのインテグレーターのビルドアップ速度に関与するRSトリガーと「選択」アルゴリズムを削除し、代わりに負の速度のみを配置し、新しい卵が表示されたときにインテグレーター値を最大に設定するだけで十分です。 以上です。 8つのアルゴリズムを削除し、8つの新しい接続を実行すると、ゲーム「ちょっと待ってください！」の準備ができました。

以上です。 面白かったと思います。

PS。
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