[jeu (dev)] Alliance Space Guard

Bonjour à tous,

Depuis début 2014 je développe "Alliance Space Guard", un jeu de simulation spatiale avec un fort ancrage technique. Un ami qui nous a malheureusement quittés récemment m'avait indiqué que certains ici pourraient être intéressés par le concept. Donc ayant reçu l'aval des admins (merci ! ^^) je vais essayer de vous présenter le jeu en mettant l'accent sur l'aspect réalisme.

1. Gameplay général

Le joueur est aux commandes d'une frégate de la "Garde Spatiale" (= garde-côtes) avec des missions de type patrouille, secours, surveillance, douanes, lutte contre la criminalité organisée... Il a une grand autonomie dans la gestion de son vaisseau et devra notamment en assurer la maintenance et les éventuelles améliorations techniques.

Ci dessous une vue externe, le vaisseau est figuré par le schéma 3D de ses systèmes principaux :


Quelques mots à propos des graphismes stylisés, des planètes transparentes et des interfaces qui flottent dans l'espace ! L'idée est qu'il s'agit d'un système de visualisation projeté par les ordinateurs de bord... Et aussi que compte tenu de mes capacités artistiques limitées il vaut mieux pas de texture qu'une texture moche ;)


2. Physique du jeu et univers

Les systèmes stellaires et les corps célestes sont générés procéduralement, à l'échelle 1, et en essayant de respecter les données scientifiques (position et stabilité des orbites, masses, géophysique...).

Une vue de la galaxie :


L'espace est découpé en sphères d'influence gravitationnelle centrées sur chaque corps céleste ("Patched Conics" comme dans KSP) avec en plus des zones à 2 attracteurs autour des étoiles binaires. 99.99% du temps le vaisseau est donc soumis à la mécanique orbitale classique, sans aucune limitation de vitesse.

Mais je dois confesser ici mon principal péché ! :) Qui dit systèmes stellaires dit "saut hyperespace"... La mécanique en est par contre très restrictive. Notamment le moment cinétique est conservé pendant les sauts, la position des points correspondants est déterminée par les corps de départ et d'arrivée, et le point d'entrée doit être atteint en vol classique avec une grande précision.

Les points de saut autour d'une géante gazeuse :




3. Caractéristiques principales du vaisseau

L'hypothèse de départ est un réacteur thermonucléaire de 50 GW pour 100 tonnes (un autre point de science fiction, avec comme justification la disponibilité de méta-matériaux avancés, principalement carbone-carbone).
Le plasma de fusion n'est pas utilisé directement car son débit de masse est trop faible pour générer des accélérations suffisantes. Les vaisseaux sont donc pratiquement tous dotés d'un 2ème étage d'adjonction d'hydrogène pour augmenter la masse propulsive. On obtient ainsi des accélérations entre 1 et  5 m/s², une impulsion spécifique variable jusqu'à 20 000 s (en fonction de la puissance du réacteur et du flux d'hydrogène) et un budget de DeltaV global autour de 100 km/s.


4. Modélisation des systèmes de bord

Le modèle des systèmes du vaisseau repose sur un simulateur de circuits électriques, thermiques et fluidiques. L'objectif est d'obtenir un comportement cohérent sur l'ensemble du modèle, quel que soit l'état de ses composants (pompes, valves, réservoirs, confinement magnétique...), et ce sans préjugés pré-programmés.
En parallèle un simulateur logique anime les modèles des calculateurs automatisant les différents systèmes pour réduire la charge de travail de l'équipage.

Poste du mécanicien de bord (panneaux de contrôle électrique, thermique, des fluides et du réacteur + vue schématique 3D), vidéo d'un démarrage à froid :


L'équipement se dégrade en fonction de son régime d'utilisation, et un mécanicien attentionné pourra faire une différence significative sur les coûts de maintenance en ajustant certains paramètres par delà la configuration par défaut.
Aussi tous les systèmes sont redondants pour faire face aux éventuelles pannes.


5. Planification de vol

Pour gérer la complexité de la mécanique orbitale les systèmes de navigation incluent un planificateur avec trois modes :

• Un propagateur de trajectoire qui calcule les résultats d'une séquence de manœuvres. Ce niveau est similaire à KSP mais avec des poussées non-impulsives intégrées numériquement sur leur durée (nécessaire du fait des accélérations relativement faibles),
  
• un mode semi-automatique qui englobe le propagateur dans une boucle d'optimisation pour ajuster automatiquement certains types de manœuvres : injection de transfert, circularisation, interception de point de saut,
  
• enfin un mode automatique qui recherche une séquence de poussées et de saut permettant d'atteindre une orbite de parking spécifiée comme destination.
  

Le mode automatique est évidemment fondamental pour éviter aux joueurs de trop se casser la tête ! Mais au delà de ça c'est le même algorithme qui servira à animer le trafic PNJ dans la galaxie.

Création d'une trajectoire en mode auto et pré-visualisation :



6. Avionique

Comme pour les systèmes plusieurs contrôleurs automatisent les commandes de vol. Le contrôle d'attitude pilote les propulseurs auxiliaires et la poussée vectorielle du moteur principal. Le gestionnaire de poussée collabore avec le contrôleur de la fusion pour obtenir les paramètres désirés.
Enfin un pilote automatique est systématiquement engagé pour garder le vaisseau (ou retourner) sur la trajectoire planifiée pendant les manœuvres.
(Pour les mordus d'automatique il s'agit d'un système à commande prédictive avec un horizon à 60 s et une fréquence de rafraichissement de 4 Hz).

Ci dessous une démo des contrôles de vol :



7. Structures spatiales

Cette année (2019) l'essentiel du travail a consisté à développer les structures spatiales principales :

• Stations de ravitaillement placées directement sur les anneaux de géantes gazeuses. Un plein nécessitant plus de 100 tonnes d'hydrogène l'idée est de miner directement ces immenses réservoirs de glace d'eau déjà disponibles sur orbite. Qui plus est la mécanique de l'hyperespace rend les géantes extérieures particulièrement intéressantes pour les transits : leur masse permet des sauts à longue distance et leur faible vitesse orbitale facilite les coûts en DeltaV.
  
• Ascenseurs spatiaux et anneaux orbitaux pour les centres de civilisation (planètes telluriques habitées).
  

Une vidéo d'un anneau orbital et ses stations :


Après un détour pour modéliser les communications radio je m'attelle maintenant à l'avionique de support du vol relatif autour des stations, et qui permettra enfin les arrimages et les voyages "port à port".

Voilà je suis désolé pour ce très long post que j'ai pourtant essayé d'écourter ! Vous trouverez davantage de détails sur le site du jeu (en anglais, URL dans mon profil), mais je répondrai ici avec plaisir aux éventuelles questions. Sur le long terme je pense avoir encore au moins 2 ans de travail pour ajouter les fonctionnalités que je vise. Dans l'intervalle pour ceux d'entre vous que le projet intéresse et qui voudraient tester le jeu en l'état, n'hésitez pas à me contacter directement (PM ou mail).

Merci pour votre accueil sur le forum ! :)
A+ David

J'ai une question. Est-ce que les vaisseaux évoluent toujours dans le vide, ou parfois il y a traversée d'atmosphère ? Je me souviens que pour un petit simulateur que j'avais fait, le calcul de la section du vaisseau perpendiculaire au vecteur vitesse m'avait rebuté (sans parler du calcul du Cx).

Sinon tu m'as séduit avec ça :

DavidASG a écrit:4. Modélisation des systèmes de bord

Le modèle des systèmes du vaisseau repose sur un simulateur de circuits électriques, thermiques et fluidiques. L'objectif est d'obtenir un comportement cohérent sur l'ensemble du modèle, quel que soit l'état de ses composants (pompes, valves, réservoirs, confinement magnétique...), et ce sans préjugés pré-programmés.

Et, heu, en fait je n'avais pas encore regardé les vidéos quand j'ai écrit le message précédent... Hé bien en fait tout est bluffant ! Le planificateur de trajectoire :amour: la mécanique du vaisseau :amour: avec j'imagine 4 tomes encyclopédiques pour tout maîtriser :study: :study: :study: :study: les anneaux, stations et trains :amour:

J'adore l'ambiance sonore et le graphisme épuré mais efficace. Tu comptes le sortir en français ou uniquement en anglais ?

Merci pour les retours ! :)

@Thierz
Oui je compte bien ajouter le freinage atmosphérique, ça serait dommage de faire sans je trouve ! Mais c'est typiquement une fonctionnalité que j'ajouterai après la sortie je pense.
Sinon oui je veux bien croire que tout ça fait un peu beaucoup de boutons d'un coup ! :trouille: Mais il y aura évidemment des aides dans le jeu, je pense à des checklists interactives notamment. Aussi ça a l'air certainement plus compliqué que ça n'est en réalité, et j'essaye que le plus de choses fonctionnent correctement avec la configuration par défaut. Par exemple pour démarrer le réacteur il suffit en fait d'engager tous les sous-systèmes et appuyer sur "start" et ça fonctionne tout seul. Après on peut si on le souhaite entrer dans les détails : utiliser moins de tranches pour limiter l'usure, bidouiller les réglages pour optimiser la performance etc... Mais ça ne sera pas absolument nécessaire.

@aRes
J'avoue ne pas m'être vraiment posé la question d'une version française. Mais ça n'est pas un jeu de rôle avec des tonnes de dialogues, donc un compromis pourrait être de localiser seulement les systèmes d'aide et le texte relatif aux missions par exemple. Après il y a la doc mais ça n'est pas insurmontable non plus. Honnêtement je verrai bien si éventuellement il y a une demande, et c'est aussi quelque chose que je pourrai traiter dans un second temps.

J'en connais sur le forum qui ne cracheraient pas sur un support de la VR :D

Alors tout est "fait maison" y compris le moteur (qui utilise "SharpDX", un wrapper .NET pour DirectX).
Donc pour la VR il faudrait que je gère le support moi-même et je ne dis pas que ça n'est pas faisable... juste qu'en l'état je n'ai aucune idée de ce que ça impliquerait ! :D

Beau travail, c'est bluffant, par contre tu n'as pas peur que ce soit trop compliqué ? à la vue des vidéos ça parait pas simple.

Mustard a écrit:par contre tu n'as pas peur que ce soit trop compliqué ?

Le cahier des charges est d'essayer de faire un jeu qui soit aussi un simulateur à part entière, ou un simulateur avec des raisons d'apprendre à utiliser la machine en quelque sorte. Après oui on ne va pas se mentir ça s'adresse à un public certainement un peu particulier, mais sous un autre angle c'est aussi un public qui n'a pas grand chose à se mettre sous la dent dans le paysage vidéo-ludique actuel !

Mais pour être tout à fait honnête j'essaye surtout de faire le jeu auquel j'aurais envie de jouer moi-même, sinon ça n'est juste pas possible de se lever tous les matins pendant des années pour bosser sur un truc pareil ! :|

Enfin pour l'anecdote quand même : quand je passe le programme à un testeur je livre toujours le vaisseau avec le réacteur démarré évidemment. Mais généralement une des premières choses qu'ils font c'est changer la situation de départ pour avoir à gérer le démarrage à froid eux-mêmes ! :D

DavidASG a écrit:Enfin pour l'anecdote quand même : quand je passe le programme à un testeur je livre toujours le vaisseau avec le réacteur démarré évidemment. Mais généralement une des premières choses qu'ils font c'est changer la situation de départ pour avoir à gérer le démarrage à froid eux-mêmes ! :D

C'est clair que c'est une partie excellente du jeu. J'adorais utiliser toute la partie technique du Delta Glider IV sous Orbiter, qui était déjà très complète, et pourtant tellement simple comparé à la Frégate de ASG :D

Thierz a écrit:J'adorais utiliser toute la partie technique du Delta Glider IV sous Orbiter

C'est fondamentalement la même idée !
Avec en plus à venir une couche "jeu" qui j'espère donnera du contexte et du sens au modèle (notamment avec l'usure de l'équipement et les choix qui en résulteront concernant sa maintenance).

Thierz a écrit:J'en connais sur le forum qui ne cracheraient pas sur un support de la VR :D

Bah la VR ça demande un gros gros boulot, pas sûr que ça apporte quelque chose dans ce type de jeu. Et on a Space Engine pour ça 

Au contraire je pense que précisément dans ce type de jeu, où il faut "déplacer la vue" pour voir tous les panneaux de commande, ce serait vraiment immersif.

Thierz a écrit: "déplacer la vue" pour voir tous les panneaux de commande, ce serait vraiment immersif

C'est certain pour l'aspect visuel !
Mais très honnêtement j'ai peur qu'il serait rapidement très fatigant de garder les bras en l'air pour interagir avec les contrôles. Dans la réalité pour ce genre d'interfaces on se sert du contact physique avec le panneau pour guider les doigts, voire même compenser une partie du poids. Même en utilisant les contrôleurs VR comme des "souris" (pas besoin de gérer la profondeur) il resterait quand même les problèmes de la dimension verticale et de la nécessité de devoir pointer précisément je pense.

Tu le développes sous quel moteur ?

Je crois comprendre qu'il fait le moteur lui-même, ce qui est d'autant plus admirable.

@aRes @Thierz

Oui c'est un petit moteur fait maison qui tourne sous .NET et accède à DirectX (D3D11 + XAudio2) via SharpDX. Ses fonctionnalités sont très limitées par rapport aux monstres comme Unreal et Unity évidemment ! Mais par contre j'ai pu l'optimiser pour les besoins du jeu, notamment avec des modifications de la procédure d'affichage classique pour pouvoir gérer les objets et distances astronomiques en 1:1, et aussi pour mettre en place une stricte isolation entre la physique et des graphismes.

Pour ceux que ça intéresse le CPU calcule nativement en réels "double précision" soit environ avec 15 digits significatifs, alors que le GPU travaille avec des "simple précision" = 7 digits : on imagine les problèmes quand la résolution n'est plus que de 1 m à seulement 10 000 km ! Or sauf erreur dans Unity la plupart des biblis du moteur physique tournent en simple précision (pas un soucis pour les first person shooters...) et par exemple les devs de KSP ont dû déployer des trésors d'inventivité pour compenser le problème.

Voilà le premier screenshot (2014), bon OK il faut un peu d'imagination pour voir ce que ça va donner ! :D

DavidASG a écrit:Voilà le premier screenshot (2014), bon OK il faut un peu d'imagination pour voir ce que ça va donner ! :D

On dirait une image Amiga Workbench 1.3  :D

J'avais fait exactement les mêmes choix pour mon simulateur sur Android, échelle 1:1, double précision, et un savant mécanisme pour que la précision ne diminue pas quand on s'éloigne de l'origine :D

Pour les graphismes j'avais pris OpenGL.

Thierz a écrit:mon simulateur sur Android

C'est cool ça tu présentes le projet quelque part ? :)

Impressionant!

Le Journal de l'Espace a écrit:Impressionant!

Merci :)
Et à toi chapeau pour ton travail sur ta chaine Youtube, mais j'ai lu que tu allais la présenter ici bientôt on en reparlera donc certainement !

Ah tu es déjà allé voir ? :cheers:

Oui je ferai une présentation plus tard, là de toute façon vu que je viens de m'inscrire j'ai une semaine avant de pouvoir mettre un lien, donc ça sera pour le week end prochain ;)