final?

ch1.tex

@@ -156,61 +156,63 @@ Je~více způsobů práce s~2D~grafikou, avšak udělat čistě 2D~hru bude prob
 Pro~zobrazení UI~nebo jiných 2D~prvků ve~3D bylo vždy možné vytvořit klasickou plochu s~texturou/materiálem nebo~renderovat text do~3D~světa. Samotné renderování textu ve~3D je~implementováno pomoci generace 3D~objektu z~vektorového fontu, což~je často výkonnostně přehnané řešení neboť mesh texty jsou již součástí hotového modelu. Ještě lze použít renderování textu z~předgenerované průhledné rastrové textury fontu. Poslední způsob je~dost rychlý na~implementaci a~výkonnostně nejlepší pokud výstup nemusí být nějak extra kvalitní. Nejlepší možností je~generovat text vektorově v~UI a~následně ho promítnout do~3D~světa, což~je umožněno pomoci již~zmíněných UI~tříd.
 
 \subsection{Zvuk}
-Pro práci se zvuky máme taktéž bohaté vymožeností. Důležité je předem nastavit kompresi a způsob streamování zvukových dat z assetů hry. Ještě lepší je rozdělit zvuky do menších spojitých balíčků assetů. Často totiž chceme zvukovou stopu použít hned v okamžik nějaké udalostí, a je důležité aby se data co nejrychleji načetli. Samozřejmě taky lze některé zvuky načíst předem a držet v paměti procesu. Ale i když se nezdá, zvuky mohou obsadit poměrně velký kus paměti aplikace a~většinou zbytečně, což také většina vývojářů ignoruje.
+Pro práci se~zvuky máme taktéž bohaté možností. Důležité je předem nastavit kompresi a~způsob streamování zvukových dat z~assetů hry. Ještě lepší je rozdělit zvuky do~menších spojitých balíčků assetů. Často totiž chceme zvukovou stopu použít hned v~okamžik nějaké udalostí, a~je~důležité, aby~se~data co~nejrychleji načetla. Samozřejmě taky lze některé zvuky načíst předem a~držet v~paměti procesu. Ale~i~když se~nezdá, zvuky mohou obsadit poměrně velký kus paměti aplikace a~většinou zbytečně, což~také~většina vývojářů ignoruje.
 
-\paragraph{Mixer a Cues} umožňují precizní modifikaci přehravaného zvuku. Cue je kontejner pro jeden a více konkrétních zvuků, který se chová jako jeden samostatný zvuk. V tomto kontejneru lze zvuky mixovat nebo větvit, modifikovat tonalitu, attenuaci, modulaci, dělat přechody a spoustu dalšího. Navíc veškerý efekty a~jejich intenzitu lze aplikovat staticky nebo dynamicky. Dohromady vše prochází přes Mixer, který funguje jako zjednodušený mixážní pult. Nastavuje a~kombinuje přiřazené zvukové třídy a může na nich aplikovat equalizer.
+\paragraph{Mixer a Cue} Cue je kontejner pro jeden a~více konkrétních zvuků, který~se~chová jako~jeden samostatný zvuk. V~tomto kontejneru lze~zvuky mixovat nebo~větvit, modifikovat tonalitu, hlasitost, modulaci, dělat přechody a~mnoho dalšího. Navíc veškeré efekty a~jejich intenzitu lze~aplikovat staticky nebo~dynamicky. Dohromady vše~prochází přes~Mixer, který~funguje jako~zjednodušený mixážní pult. Nastavuje a~kombinuje přiřazené zvukové třídy a~může na~nich~aplikovat equalizer.
 
-\paragraph{Attenuace} je struktura parametrů popisující modifikaci zvuku při rozdílné vzdálenosti posluchače od zdroje zvuku. Dohromady tak popisuje na jakou vzdálenost lze zvuk slyšet a jak bude znít ztlumení a zesílení. Parametry podrobně upřesňují jak se zvuk bude šířit, blokovat, odrážet a splývat v prostoru. Většinou je~postačující pouze první základní skupina parametrů popisující objem zvukového prostoru a funkci, která provádí interpolaci hlasitosti.
+\paragraph{Dynamická hlasitost} Attenuation je struktura parametrů popisující modifikaci zvuku při~rozdílné vzdálenosti posluchače od~zdroje zvuku. Dohromady tak~popisuje, na~jakou vzdálenost lze~zvuk slyšet a~jak~bude znít ztlumení a~zesílení. Parametry podrobně upřesňují, jak~se~zvuk bude šířit, blokovat, odrážet a~splývat v~prostoru. Většinou je~postačující pouze první základní skupina parametrů popisující objem zvukového prostoru a~funkci, která provádí interpolaci hlasitosti.
 
 \subsection{Hudba}
-Během existence Unreal Engine 4 neexistoval téměř žádný oficiální nástroj pro dynamickou ani statickou kompozici hudebních linek. Proto někde v zákoutí byl stvořen tým z jednoho člověka, který daný nástroj programoval a dokonce byl dostupný v alfa verzi na githubu. S příchodem Unreal Engine 5 práce nad nástrojem byla pozastavená a tedy žádný oficiální nástroj stále neexistuje a není v plánu.
+Během existence Unreal Engine 4 neexistoval téměř žádný oficiální nástroj pro~dynamickou ani~statickou kompozici hudebních linek. Proto~vzníkl jednočlenný tým, který~daný nástroj programoval a~dokonce byl dostupný v~alfa verzi ke~stažení. S~příchodem Unreal Engine 5 práce na~nástroji byla pozastavena a~tedy žádný oficiální nástroj stále neexistuje a~není v~plánu.
 
-Hlavní problém s hudbou je synchronizace linek. Hudba hodně netoleruje jakékoliv zpoždění neboli desynchronizaci linek, protože i milisekunda rozdílu může přeměnit nádherně zkomponovanou hudbu v neposlouchatelnou kaši. Proto jednoduché přehrání linky v potřebný okamžik nefunguje. Buď zvukový data se~načtou pomalu nebo herní tik provede spuštění opožděně, protože je závislý na~renderovácí frekvenci snímků viz. \Cref{fig:musicLinking}.
+Hlavní problém s~hudbou je~synchronizace linek. Hudba je~dost náchylná na~jakékoliv zpoždění neboli desynchronizaci linek, protože i~milisekunda rozdílu může přeměnit nádherně zkomponovanou hudbu v~neposlouchatelnou kaši. Proto~jednoduché přehrání linky v~potřebný okamžik nefunguje. Buď~se~zvukový data načtou pomalu nebo herní tik provede spuštění opožděně, protože~je závislý na~renderovácí frekvenci snímků viz.~\Cref{fig:musicLinking}.
 \begin{figure}
 \centering
 \includegraphics[width=.6\linewidth]{img/musicLinking.pdf}
-\caption{Diagram znázorňující desynchronizaci hudebních linek kvůli závislosti spouštění na snímkové frekvenci hry.}
+\caption{Diagram znázorňující desynchronizaci hudebních linek kvůli závislosti spouštění na~snímkové frekvenci hry.}
 \label{fig:musicLinking}
 \end{figure}
 
-\paragraph{FMOD\protect\footnote{https://www.fmod.com/}}je middleware audio engine pro hry poskytující velice silné rozhraní pro práci se zvuky nebo jejich manipulaci. Nejčastěji se k němu přiklání pro tvorbu dynamických hudebních doprovodů, což vyplňuje hudební mezeru v Unreal Engine. Je to nejpopulárnější řešení, které se používá od indie po AAA hry. Taktéž v populárních enginech má integrovanou podporu nebo poskytuje engine v podobě samostatného procesu, který potom může komunikovat s procesem hry. FMOD také poskytuje editor zvukových stop a s nimi spojených eventů, pro~jednoduché ovládání audia přímo ve hře.
+\paragraph{FMOD\protect\footnote{https://www.fmod.com/}} FMOD je middleware audio engine pro~hry poskytující velice silné rozhraní pro~práci se~zvuky nebo~jejich manipulaci. Nejčastěji se~k~němu přiklání pro~tvorbu dynamických hudebních doprovodů, což~vyplňuje hudební mezeru v~UE. Je~to~nejpopulárnější řešení, které~se~používá od~indie po~AAA~hry. Taktéž v~populárních enginech má~integrovanou podporu nebo~poskytuje engine v~podobě samostatného procesu, který~potom může komunikovat s~procesem hry. FMOD~také poskytuje editor zvukových stop a~s~nimi spojených eventů, pro~jednoduché ovládání audia přímo ve~hře.
 
 \subsection{Načítání obsahu}
-Integrace nového obsahu do hry za běhu obnáší ošetření spousty technických problémů. Nejzávažnější z nich jsou načtení nového obsahu a jeho kompatibilita. Tyto dvě věci ani nejde ošetřit bez značných omezení a proto jsou ponechány na~vývojářech.
+V~Unreal~Engine načítání obsahu je~realizované v~podobě herních patchů. Umožnuje~to exportovat a~nahrát libovolný asset nebo~kód, což~je~potom znázorněno v~praktické části práce. Nevýhodou takového přístupu je~dlouha iterace a~aplikace patchů v~případě jejích většího množství -- oficiální dokumentace doporučuje nepřesahovat mez~v~100~patchů. V~den psaní práce, UE~neumožňuje bezproblémové načítání nanite objektů.
 
-\paragraph{Načtení}i těch menších assetů může značně pozastavit hru v načítání. Proto je potřeba načítání nového obsahu provést hned při načtení celé hry, nebo zapracovat nad vhodným malým streamingem dat, který nezpůsobí velkou zátěž na hardware.
+\paragraph{Zdlouhavé načítání} Načtení i~těch menších assetů může značně pozastavit hru. Proto~je~potřeba načítání nového obsahu provést hned při~načtení celé hry, nebo~zapracovat nad~vhodným malým streamingem dat, který~nezpůsobí velkou zátěž na~hardware.
 
-\paragraph{Kompatibilita}nového a starého kódu je něco co může zhavarovat celou aplikaci. Naštěstí Unreal Engine řeší havarijní stavy a hra poběží dál, ale potřebné nám assety se již nenačtou. Nejvíc tento problém se projevuje s klasickým kódem v C++, kde výsledný strojový kód očekáva nějakou proměnnou nebo funkci v~přesně daném místě paměti. O něco lepší je to se vším ostatním, protože vše je propojeno a voláno relativními resp. globálními cesty a názvy. Tak například funkce v blueprintech jsou vždy voláné pomoci názvů funkcí v řetězcové podobě. Stejně tak proměnné jsou uložené ve slovníku variantů. Takové využití víceúrovňové reflexe, umožňuje ošetřit libovolný problém s kompatibilitou a zaručit bezpečný běh za cenu trochu většího zatížení prostředků. Navíc stejnou reflexi v~C++ lze jednoduše udělat pomoci maker, které Unreal Engine poskytuje. Ovšem ošetření kompatibility není součástí této práce.
+\paragraph{Kompatibilita} Kompatibilita nového a~starého kódu je~něco, co~může zhavarovat celou aplikaci. Naštěstí UE řeší havarijní stavy a~hra v~případě načtení nekompatibilního nebo~poškozeného obsahu poběží dál, ale~potřebné assety se~již~nenačtou. Nejvíc tento problém se~projevuje s~klasickým kódem v~C++, kde~výsledný strojový kód očekává nějakou proměnnou nebo~funkci v~přesně daném místě paměti. O~něco lepší je~to~se~vším ostatním, protože~vše je propojeno a~voláno relativními nebo~globálními cestami a~názvy. Tak například funkce v~blueprintech jsou~vždy voláné pomoci názvů funkcí v~řetězcové podobě. Stejně~tak proměnné jsou uložené v~runtime generované pomocné třídě. Takové využití víceúrovňové reflexe, umožňuje ošetřit libovolný problém s~kompatibilitou a~zaručit bezpečný běh za~cenu trochu většího zatížení prostředků. Navíc stejnou reflexi v~C++ lze~jednoduše udělat pomoci maker, které~Unreal~Engine poskytuje. Ovšem ošetření kompatibility není~součástí této~práce.
 
-\subsection{Umělá inteligence}
-Nehratelné postavy resp. NPC jsou součástí většiny her, protože pomáhají vyprávět příběh nebo obohatit/oživit prostředí. NPC jako každý herní prvek lze napevno navrhnout a naprogramovat všechny potřebné varianty vzhledů a použití. Ale~z~designových a časových důvodů ve většině případu chceme, aby NPC byli více univerzální. Chceme aby se mohli samostatně orientovat v prostředí, pohybovat se a občas dokonce reagovat na okolí a ovlivňovat ho.
+\subsection{Umělá inteligence herních postav}
+Nehratelné postavy resp.~NPC jsou~součástí většiny her, protože~pomáhají vyprávět příběh nebo~oživit prostředí. NPC~jako~každý herní prvek lze~napevno navrhnout a~naprogramovat všechny potřebné varianty vzhledů a~použití. Ale~z~designových a~časových důvodů ve~většině případu chceme, aby~NPC~byli více univerzální. Chceme aby~se~mohli samostatně orientovat v~prostředí, pohybovat~se a~občas dokonce reagovat na~okolí a~ovlivňovat~ho.
 
-\paragraph{Behavior tree}resp. strom pravidel je nejčastěji způsob kódování chování NPC. Takový strom umožňuje efektivní rozhodování a řízení chování umělé inteligence. Hlavní výhodou oproti jiným přístupům, jako například konečné automaty nebo plánování, je modularita, škálovatelnost, snadná údržba a současně přehlednost. Samozřejmě má i nevýhody mezi které zejména patří optimalizace a náročný návrh složitých víceúrovňových chování.
+\paragraph{Behavior tree}resp. strom pravidel je~nejčastěší způsob kódování chování NPC. Takový strom umožňuje efektivní rozhodování a~řízení chování umělé inteligence. Hlavní výhodou oproti jiným přístupům, jako~například konečné automaty nebo~plánování, je~modularita, škálovatelnost, snadná údržba a~současně přehlednost. Samozřejmě má~i~nevýhody, mezi~které zejména patří optimalizace a~náročný návrh složitých víceúrovňových chování.
 
-NPC začíná rozhodování v kořenu stromu od kterého postupuje k vrcholům s~pravidly. Listy jsou vždy akční vrcholy a jak napovídá název, úrčují akci, kterou objekt provede. Cestu od kořene k listům vytváří řídicí vrcholy, každý z kterých určuje pořadí a podmínky přechodu na podřízené vrcholy. Nejčastěji používané jsou:
+NPC začíná rozhodování v~kořenu stromu, od~kterého postupuje k~vrcholům s~pravidly. Listy jsou vždy akční vrcholy a,~jak~napovídá~název,~určují akci, kterou~objekt provede. Cestu od~kořene k~listům vytváří řídicí vrcholy, každý~z~nich určuje pořadí a~podmínky přechodu na podřízené vrcholy. Nejčastěji používané jsou:
 \begin{itemize}
-\item sekvenční resp. Sequence, který cyklicky spouští své podřízené vrcholy postupně, dokud některý nevrátí přerušení,
-\item selektor resp. Selector, vybírá první podřízený vrchol, který v zadaném pořadí má pozitivně zhodnocené pravidlo,
-\item paralelní resp. Parallel, který spouští podřízený vrcholy současně,
-\item a podmínkové vrcholy, které rozhodují, zda pokračovat v dané větvi nebo se vrátit ke kořenu.
+\item sekvenční resp. Sequence, který~cyklicky spouští své~podřízené vrcholy postupně, dokud některý nevrátí přerušení,
+\item selektor resp. Selector, vybírá první podřízené vrchol, který~v~zadaném pořadí má~pozitivně zhodnocené pravidlo,
+\item paralelní resp. Parallel, který~spouští podřízený vrcholy současně,
+\item a~podmínkové vrcholy, které~rozhodují, zda~pokračovat v~dané větvi, nebo~se~vrátit ke~kořenu.
 \end{itemize}
 
+Pomocí těchto pravidel lze~popsat mnoho různých chování postav neboli objektů. UE~navíc poskytuje užitečné systémy pro~pokročilé chování "inteligentních" objektů, jako~například systémy koordinace pohybu. Například navigační síť (navmesh), která~odpovídá objektům místo a~způsob obcházení překážek. K~tomu~jsou k~dispozici i~pokročilejší implementace reakcí chytrých objektů na~zvuký, obraz a~jiné objekty.
+
 \section{Umělá inteligence pro tvorbu obsahu}
-Celé toto téma je technicky a odborně velice zkrácené s ohledem na rozsah bakalářky. Taky tak jednotlivé modely a práce s nimi nejsou součástí této práce. Táto práce zakládá pouze potřebný koncept pro integraci umělé inteligence.
+Již~dnes se~objevují hry, které~integrují danou technologii. NPC~tak~umí poměrně realisticky a~nekonečně držet konverzaci s~hráčem v~textové a~dokonce i~hlasové podobě s~definovaným typem osobností. Možnosti generování textur a~spritů jsou~na~pohled snad nekonečné. Vývojáři mohou poměrně rychle vygenerovat jednoduchý kód nebo~velké konfigurační soubory a~struktury. Navíc již~existuje a~zdokonaluje se~generování 3D~objektů, videí a~hudby. V~teorii stejná umělá inteligence je~schopná generovat popis a~rozmistění obejktů v~herním světě nebo~vyprávět příběh.
 
-V současné době díky výkonostním pokrokům se rozšířují hranice použitelností uměle intelegence a to zejména velké jazykové modely. LLM ukazují skvělé výsledky v generování obsahu různého charakteru v poměru lidského času a ceny.
+V~současné době díky výkonostním pokrokům se~rozšířují hranice použitelností umělé intelegence a~to~zejména velkých jazykových modelů (Large Language Models). LLM~ukazují skvělé výsledky v~generování obsahu různého charakteru v~poměru lidského času a~ceny.
 
-Již dnes se objevují hry, které integrují danou technologii. NPC tak umí poměrně realisticky a nekonečně držet konverzaci s hráčem v textové a dokonce i~hlasové podobě. Textury a sprity jsou na pohled snad nekonečné, a k tvorbě nevyžadují umělecký cit nebo znalostí. Vývojáři mohou poměrně rychle vygenerovat jednoduchý kód nebo velké konfigurační soubory a struktury.
+Celé toto téma je~technicky a~odborně velice zkrácené s~ohledem na~rozsah bakalářské práce. Jednotlivé modely a~práce s~nimi nejsou součástí této~práce. Tato~práce zakládá pouze potřebný koncept pro~integraci umělé inteligence.
 
-\paragraph{Udržení kontextu}je největší problém této technologie. Nejvíc se to projevuje při generování videí, kde je zřetelný jak model má potíže udržet konstantní/konkrétní obsah nebo myšlenku jednotlivých scén a následně i vzhled vizuálních objektů. LLM z každou další iteraci má poměrně vysokou šanci změnit směr ,,myšlenky''. A to proto, že LLM nemyslí, LLM je pouze konvoluce velkého množství pravděpodobnostní. Tak například LLM nevytváří logicky souvislý text ale pouze predikuje další pravděpodobnostně nejvhodnější sekvence textu na~základě trenovaných dat.
+\paragraph{Udržení kontextu} Udržení kontextu je~největší problém této technologie. Nejvíce se~to~projevuje při~generování videí, kde~je~zřetelné jak~model má~potíže udržet konkrétní obsah nebo~myšlenku jednotlivých scén a~následně i~vzhled vizuálních objektů. LLM~s~každou další iteraci má poměrně vysokou šanci změnit směr ,,myšlenky''. A~to~proto, že~LLM nemyslí, LLM~je pouze násobení velkého množství matic pravděpodobnostní tzv.~váhové transformery. Tak~například LLM nevytváří logicky souvislý text ale~pouze predikuje další pravděpodobnostně nejvhodnější sekvence textu na~základě trénovacích dat.
 
-Proto zásadní chybou je použití LLM k úplné tvorbě nového obsahu. A správně je používat LLM pouze jako nástroj buď pro tvorbu počáteční verze obsahu nebo vedlejší obohacení již existujícího díla. Právě s touto myšlenkou byl doprovázen vznik této práce, díky níž bude možné otestovat jak dobře LLM bude obohacovat již hotovou počítačovou hru.
+Proto zásadní chybou je~použití LLM k~úplné tvorbě nového obsahu. A~správné je~používat LLM pouze jako~nástroj buď pro~tvorbu počáteční verze obsahu nebo~vedlejší obohacení již~existujícího díla. Právě s~touto myšlenkou byl~doprovázen vznik této~práce, díky~níž bude možné otestovat, jak~dobře LLM bude obohacovat již~hotovou počítačovou hru.
 
-\paragraph{Halucinace}jsou další významnou slabinou LLM. Jedná se o situace, kdy model generuje nesprávné, zavádějící nebo zcela smyšlené informace. V kontextu počítačových her tak může docházet například k halucinacím při generování herních dialogů, questů nebo vizuálních prvků, kde model vymýšlí neexistující herní mechaniky, postavy či události, které nepatří do hry. Kořen tohoto problému je~stejný jak v udržení kontextu, kde navíc se to prohlubuje slabým natrenováním modelu.
+\paragraph{Halucinace} Další významnou slabinou LLM jsou halucinace. Jedná~se o~situace, kdy~model generuje nesprávné, zavádějící nebo~zcela smyšlené informace. V~kontextu počítačových her tak~může docházet například k~halucinacím při~generování herních dialogů, příběhu nebo~vizuálních prvků, kde~model vymýšlí neexistující herní mechaniky, postavy či~události, které~nepatří do~hry. Kořen tohoto problému je~stejný jak~v~udržení kontextu, kde~navíc se~to~prohlubuje slabým natrenováním modelu.
 
-\paragraph{Řešení nejsou dokonalá,}ale mohou výrazně polepšit stav problémů. K dispozici je větší množství metod a některé dokonce proprietární. V teorii se~ale~většinou jedná o metody:
+Řešení halucinací nejsou dokonalá, ale~mohou výrazně zlepšit stav problémů. K~dispozici je~větší množství metod a~některé dokonce proprietární. V~teorii se~ale~většinou jedná o~metody:
 \begin{itemize}
-\item retrieval-augmented generation (RAG), která kombinuje model s databází obsahující ověřené informace,
-\item jemné doladění modelu resp. fine-tuning, které spočívá v dotrenování modelu na specifických datech (na datech naši hry), 
-\item a omezení generativní volnosti pomocí pravidel a pevně definovaných scénářů, které se zároveň kryjí s kontrolními mechanismy a validaci výstupů.
-\end{itemize}
+\item retrieval-augmented generation (RAG), která~kombinuje model s~databází obsahující ověřené informace,
+\item jemné doladění modelu resp.~fine-tuning, které~spočívá v~dotrenování modelu na~specifických datech (na~datech naši~hry), 
+\item a~omezení generativní volnosti pomocí pravidel a~pevně definovaných scénářů, které~se~zároveň kryjí s~kontrolními mechanismy a~pomocí validace výstupů.
+\end{itemize}