Как устроены автоматы
Барабаны с символами вращаются и останавливаются в случайном порядке.
Каждый проект проще и экономичнее делать, при условии что изначально прямо ответить на вопрос для себя: какая у него цель. С игровыми автоматами это принципиально — без ясной цели просто уйти в непрерывные доработки, апгрейды и модификации, что могут длиться вечно.
В результате перед тем как покупать элементы, заказывать фанеру и подбирать эмуляторы, я выделил для этого проекта ключевые требования к будущему устройству.
Отправной точкой на что я обратил внимание — сценарий применения. Не абстрактный «автомат из фантазий», а максимально приземленный вариант:
Я хотел получить устройство формата «пришли гости — включили — идет игра». Без всяких рассказов, инструкций и обучения пользователей.
Классические аркадные кабины смотрятся круто, при этом для комнаты это не самый разумный вариант. Сразу я отказался от мысли стандартного автомата на полу и выбрал компактный вариант.
Базовые требования по габаритам сформулировались так:
Такое решение естественным образом определило рамки на размер экрана, по глубине корпуса и общий вес.
Далее был принципиальный момент — игры. Я сразу определил, что данный вариант планируется совсем не «для списка ромов», а именно для практической игры.
Отсюда сформировались конкретные требования:
Лучше всего под эти требования соответствуют игры-файтинги, beat ’em up, аркадные гонки и старые добрые шутеры.
Комфорт от игры в значительной степени зависят от управления. Можно собрать очень мощный компьютер и красивый экран, в то же время если кнопки «ватные», а джойстик имеет люфт — комфорта не получится.
Если рассматривать Как Сделать Игровой Автомат, то минимальный список требований сводится следующим образом:
По числу кнопок я выбирал пару вариантов: 4 либо 6 кнопок на игрока. В итоге решил ориентироваться на 6 — это более универсально и подходит играть без ограничений в файтинги.
На этом этапе я не определил окончательных габаритов автомата, но уже осознавал, какие моменты важно учитывать:
Все эти моменты сложно просчитать «визуально», поэтому я сразу добавил стадию прототипирования, о котором пойдет речь дальше.
Даже в случае если игровой автомат используется дома и эксплуатируется бережно, он в любом случае обязан быть простым для обслуживания. Сразу были заложены набор обязательных моментов:
После того как все пункты были записаны, стало ясно, куда именно стоит двигаться. Следующей стадией стало планирование и создание первого макета.
После того как общие требования стали понятны, было ясно, что сразу изготавливать «чистовой» автомат — плохая идея. Без предварительной проверки очень легко ошибиться в размерах, углами и расположением деталей. Поэтому дальнейшим этапом оказалось прототипирование.
В голове и в представлении все всегда выглядит идеально. Фактически быстро становится понятно, что на самом деле:
Прототип важен не для красоты, а для оценки удобства. Главная задача прототипа — дать ответ на простой вопрос: удобно ли пользоваться.
Самый доступный и дешевый способ проверить расположение — взять картон и простые материалы. Я подготовил:
Вся эта конструкция раскладывалось на поверхности в разных конфигурациях. Я менял дистанцию между участниками, угол экрана, ширину панели и оценивал, как это чувствуется на практике.
Уже на этом этапе стало понятно, что сразу часть идей изначальные идеи оказываются неудобными.
После этапа с бумагой я принял решение подготовить простой тестовый контроллер. Без корпуса, без дизайна — просто чтобы понять впечатления от кнопок и джойстиков.
Для сборки нужно было:
Я смонтировал элементы управления в коробку, подключил все элементы к контроллеру и протестировал разные игры на большом экране. Такой тест дал намного больше понимания, чем теоретические расчеты.
Спустя пару вечеров тестов стали понятны детали, о таких вещах часто не задумываются:
Данный этап сэкономил мне массу времени и средств на следующих этапах. Переделывать картон — дешево. Переделывать корпус — дорого и неприятно.
После того как основная компоновка прояснилась, я перенес эту компоновку в 3D. Это дало возможность:
На этой стадии дизайн еще не раз дорабатывался, но ключевое стало понятно: автомат будет удобным, компактным и ориентированным на игру вдвоем.
Дальше можно было перейти к подбору электроники и основного блока устройства.
Когда стало понятно, как устройство должно выглядеть и чувствоваться в реальности, настал момент решить, с тем будет использоваться внутри. От подбора «платформы напрямую зависит уровень сложности, надежность и объем времени, которое придется потратить на конфигурацию.
В начале я рассматривал несколько популярных вариантов:
ПК и ноутбук отпали почти сразу: эти варианты занимают большой объем, требуют больше энергии и заметно усложняют конструкцию. Я хотел небольшое, простое в сборке и предсказуемое вариант.
По итогу я выбрал именно Raspberry Pi. Не потому, что это «безальтернативное решение», а за счет того, что он точно подходил под поставленные задачи:
Для аркадных и консольных игр прошлых лет производительности Raspberry Pi вполне достаточно.
С выбором экрана все вышло неоднозначно. Было желание поймать баланс между размером, стоимостью и удобством.
Основные требования сформировались такие:
Я не гнался за максимальным разрешением — для старых игр оно просто не нужно.
В этом вопросе пытаться сэкономить точно не стоит. Недорогие кнопки управления часто начинают работать некорректно, а плохие джойстики — люфтить буквально спустя несколько недель.
Я выбирал элементы управления по следующим параметрам:
Проще сразу взять не самый дешевый вариант, чтобы потом не разбирать автомат по пустякам.
Чтобы Raspberry Pi видел органы управления в виде обычный геймпад либо клавиатуру, используются USB-энкодеры.
Это печатные платы, к которым подключаются:
Затем все это одним кабелем подсоединяется к плате, после чего система определяет управление без ручной настройки.
Даже у небольших систем есть моменты:
Нагрев у Raspberry Pi не опасен в аркадных задачах, однако правильнее сразу предусмотреть вентиляционные отверстия либо тихий вентилятор.
После того как все компоненты была выбрана и закуплена, можно было переходить к следующему этапу — к сборке тестовой системы и настройке программной части.
Прежде чем устанавливать электронику внутрь корпуса, я принял решение собрать все в предельно упрощенном виде и проверить, что система работает корректно так, как задумано. Этот этап дает возможность поймать большую часть ошибок без опасности испортить корпус или переделывать заново готовую конструкцию.
На этом этапе не важен дизайн. Критична только работа системы.
Я выложил на поверхности:
Элементы управления временно были подключены вне корпуса — исключительно для проверки логики работы и удобства.
Для софта я выбрал готовую сборку с эмуляторами. Такой подход сильно экономит время: не требуется вручную ставить каждый эмулятор и настраивать каждый отдельно.
Последовательность действий выглядел примерно так:
После загрузки система сразу предлагает назначить кнопки — нужно лишь нажать их по порядку.
Это — самый критичных этапов. Даже когда все собрано правильно, в реальности часто всплывают неприятные мелочи:
Я тестировал разные жанры и проверял, насколько удобно управлять персонажем, не приходится ли тянуть рука к кнопкам и не мешают ли игроки локтями.
Базовая система поставляется без контента, поэтому ROM-файлы добавляются отдельно. Заранее собрал небольшой набор:
Важно на этом этапе не пытаться загрузить «весь каталог». Ограниченный список игр помогает сконцентрироваться на тестировании эргономики, а не на выборе из огромного списка.
Без сложностей, естественно, не получилось обойтись. В процессе тестов стало ясно:
Все эти нюансы удалось просто исправить на этом этапе, поскольку ничто еще не встроено в конструкцию.
Спустя пары вечеров тестов вся система оказалась устойчивой и предсказуемой. Управление функционировало так, как ожидалось, игры стартовали быстро, ничего не подвисало и не требовало доработок.
Это означало, что можно двигаться к наиболее трудоемкому шагу — проектированию и изготовлению корпуса.
Корпус автомата — это самая наиболее трудоемкая и наиболее «осязаемая» часть всей конструкции. Именно корпус определяет визуальный облик устройства, его массу, прочность и удобство эксплуатации. Промахи на этом этапе обходятся максимально дорого, поэтому к материалам я подошел особенно внимательно.
Прежде чем выбирать материал, я зафиксировал базовые условия к конструкции:
Конструкция должен оставаться утилитарным, а не выставочным экспонатом.
Первым и логичным выбором оказалась фанерная плита. Это классический материал для аркадных корпусов, и у него имеется набор очевидных плюсов:
Я выбирал фанеру толщиной от 10 до 15 мм. В итоге я остановился на среднем варианте — она обеспечивает необходимую прочность, но не превращает корпус слишком тяжелый объект.
Идея изготовить конструкцию из массива дерева выглядит привлекательно, но в реальности у нее есть ряд минусов:
Для первого проекта это слишком сложно и дорого.
Также я обдумывал идею использовать частично 3D-печать. Этот способ хорошо работает для:
Целиком печатать корпус нецелесообразно: долго, затратно и часто не достаточно прочнo.
Форма непосредственно зависит от выбранного формата автомата. В моем случае использовался компактный формат, и потому:
Я сознательно старался не использовать замысловатых криволинейных форм — чем проще геометрия, тем проще изготовление и сборка.
Когда форма и материалы стали понятны, я подготовил основные схемы. Эти чертежи не получились окончательными, и при этом неоднократно корректировались в процессе работы, но помогали увидеть:
С такими схемами стало возможным перейти к производству корпуса и сборке конструкции.
Когда материал были выбраны и чертежи были готовы, стартовала самая осязаемая часть всей работы — сборка конструкции. Именно на этом этапе из набора деталей автомат начинает превращаться в физический объект, и не абстрактную идею.
Все элементы корпуса я предварительно распилил по заданным размерам. Сделать это возможно разными способами:
Я остановился на варианте с ЧПУ-фрезером — в этом случае элементы выходят точнее, а отверстия для кнопок и экран сразу совпадают чертежам. Но такой способ не обязательное условие, особенно если автомат делается в единственном экземпляре.
Перед тем как что-то склеивать и закреплять окончательно, я сделал «пробную» сборку — без клея и финишных креплений.
Это позволило:
На этой стадии обычно всплывают небольшие ошибки по размерам, и их легче поправить сейчас, чем потом после финальной сборки.
По завершении пробной сборки корпус разбирался и собирался уже окончательно.
Для соединения элементов я использовал:
Важно не переборщить с фиксацией и сохранить возможность при необходимости разобрать конструкцию в будущем.
Отдельного внимания заслуживает панель управления. На ней:
Я несколько раз примерял панель до окончательного крепления, чтобы убедиться, что играть реально комфортно.
Экран фиксируется внутри корпуса так, чтобы:
В большинстве случаев хватает простых деревянных планок либо металлических уголков.
Заранее заложил возможность доступа к внутренней части корпуса. С этой целью задняя стенка:
Такое решение заметно упрощает обслуживание системы, замену кнопок управления и любые работы с электроникой.
После того как корпус автомата был собран, можно было перейти к установке всей электроники и внутренней разводке проводов.
К этому моменту автомат уже выглядел как готовое изделие, однако без правильной настройки ПО он был обычной коробкой с кнопками. Основная цель была простой и понятной: подать питание и сразу же попасть в список игр, без экранов и действий.
С самого начала предполагал что устройством пользуются не только один человек. Соответственно:
Фактически устройство должен работать как бытовой прибор: включил питание — работает.
После завершения окончательного монтажа всей электроники я заново прошел настройку управления в ПО. Это важно, так как после укладки проводов иногда появляются мелкие нюансы.
Я проверил:
Без этого часть игр будут управляться «зеркально» или просто неудобно.
Чем меньше элементов меню видит пользователь гость, тем удобнее. Я исключил все лишнее:
В результате получился небольшой список проверенных игр, в которые реально хочется играть вдвоем.
Я настроил систему таким образом, чтобы:
Такой подход особенно актуально, когда устройство используется гостями либо стоит в общественном месте.
Перед тем как считать проект готовым, я несколько вечеров подряд просто играл на устройстве:
Именно так всплывают мелкие детали, которые сложно учесть заранее: где-то неудобно дотягиваться до кнопки, в другом нужно другой порядок игр, а где-то — быстрее выход к списку игр.
На этом этапе автомат стал ровно тем, чем я его планировал изначально. Это уже устройство, которое не нуждается в объяснениях и работает стабильно.
Если подытожить всю работу, то Как Сделать Игровой Автомат — это не столько про электронику или фанеру, сколько про грамотно продуманную цепочку шагов: от идеи до финальных тестов в реальной эксплуатации.
Далее я расскажу о реальной эксплуатации, ошибках и выводах, которые появились в процессе использования автомата в жизни, а не в теории.
Барабаны с символами вращаются и останавливаются в случайном порядке.
Темы варьируются от приключений до фантастики.
Многие автоматы используют популярных персонажей.
Музыка усиливает атмосферу игры.
Звуки вовлекают игрока в процесс.