Canvas2D mobile web game 开发– 实现

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简介

在阅读本文之前，建议你先熟悉“Canvas2D移动web游戏开发 – 基础” ，连同game loop概念介绍了Canvas 2D API。 我们也简要描述一个基本的网页游戏架构。 这里提供示例应用程序 - 地球卫士-的类图。 这就是为什么我们推荐你先从之前的文章开始。

在本文中，我们将专注于实现方面。 我们会详细告诉你游戏图元如何构建，如何把它们整合在一起并放在一个游戏板上。 我们也将解释如何创建一个灵活的等级展示。 作为一个示例应用程序，我们将使用地球卫士1.0.3。

游戏的基本类型

在游戏模组（./js/modules/game.js）中定义有定义不同类型的游戏图元。

var objectTypes = {
    PLAYER : 1,
    PLAYER_MISSILE : 2,
    ENEMY : 4,
    ENEMY_MISSILE : 8,
    STAR : 16,
    EARTH : 32,
    HUD : 64,
    POWER_UP : 128,
    MSG : 256,
    OVERHEAT : 512
};

我们这样做是为了区分图元代表的图形表示。 由于这种方法，我们可以很容易地计算当前面板上给定类型的图元数量，或者定义给定类型的图元与其他类型图元碰撞。 GameBoard类严重依赖上述对象类型。

GameBoard 类

GameBoard类（./js/classes/GameBoard.js）是聚集一个游戏界面中多个项目的容器类。 在一些游戏框架中这个容器也称为场景。 如果我们的游戏结构中在同一时间只有一个GameBoard 对象可以显示。 这种方法简化了实现。 下面你可以看到GameBoard 对象只会聚合Sprite 对象实例和从Sprite类继承来的类。

 

图 1：GameBoard 类图

GameBoard 类的作用

  1. 将图元整合到一个游戏界面。
  2. 通过一个类型处理图元数量。 可以通过调用下面的方法请求每个图元类型的对象个数（这种情况下我们知道提供了多少PLAYER 对象）：
someBoard.cnt[game.getObjectTypes().PLAYER]
  1. 添加对象时，图元Z轴索引的管理。 zIndex设置的越低，图元显示的就越低。 当你设置某些对象zIndex为0时，他们会被zIndex更大的图元覆盖。 为了更好的理解zIndex的概念，请参考下面的代码和图片。
someBoard.add(somePrimitive, zIndex)

图 2：GameBoard zIndex概念。 导弹具有最高的zIndex，HUD和地球稍微低一点，敌人和玩家的飞船zIndex最低。

  1. 从board中移除所有的图元
someBoard.removeAll()
  1. 移除特定类型的图元
someBoard.removeByTypes(game.getObjectTypes().PLAYER)
  1. 迭代一个给定board上的所有图元。 如果你调用board的迭代方法，所有集合的图元渲染方法都会被调用。 值得注意的是draw是一个特殊的方法，因为通常drawUnder在它之前调用，drawOver在它之后调用。 后面会介绍为什么这样。
someBoard.iterate(“draw”)
  1. 图元之间的碰撞检测 下面的例子中，我们检测给定的enemy对象和任意玩家导弹之间的第一个碰撞。 对于第一个碰撞，我的意思是，在一个游戏循环迭代中只检测到一个冲突，即使许多导弹和敌人重叠。
someBoard.collide(enemy, game.getObjectTypes().PLAYER_MISSILE)

图 3：同一时刻只有一个GameBoard 对象可以显示

Sprite 类

Sprite 类定义在 ./js/classes/Sprite.js ，它的主要目的是使用spriteSheet模块（请参考前面的文章：Canvas2D移动web游戏开发 – 基础 获取更多关于sprite处理的信息），来渲染游戏图元。 每一个游戏图元，例如Enemy，PlayerShip和Explosion等。 从Sprite类继承而来。 下面有Sprite类功能的简短描述：

  1. 从spriteSheet模块恢复相关给定Sprite的数据，例如宽，高，帧数等。
  2. 使用spriteSheet的draw函数来物理渲染图元。
  3. 为从Sprite中继承并重载的drawUnder和drawOver方法定义桩。 这些方法的主要目的是提供在给定sprite之上或者下面去渲染图形的可能。 这不是一个替代GameBoard的z-index值的机制，而是一个额外的功能。

在我们的示例应用程序中有Sprite类没有定义的实例。 在这个工程里Sprite是一个抽象类。

图 4：Sprite类图

图元设计示例 - PlayerMissile

继承Sprite类的每个图元需要一个类型定义。 我们必须提供一个总是在调用draw之前调用game loop的方法的实现（更多game loop信息，请参考：Canvas2D mobile web game development – basics）。 方法总是用来计算新的图元位置。 传递给每一个方法的唯一参数称为dt。 这个参数是非常重要的，因为它是用在所有的运动方程通过游戏加快或减慢的运动。 请参考下面的代码PlayerMissile类：

"use strict";
var PlayerMissile = function(x, y) {
    this.type = game.getObjectTypes().PLAYER_MISSILE;
    this.setup('missile', {
        damage : 10
    });

    this.x = x - this.w / 2;
    // Use the passed in y as the bottom of the missile
    this.y = y - this.h;
    // y velocity of Player Missile
    this.vy = -700;

    /**
     * Function: - change the y position of the missile, - checks if the PlayerMissile isn't outside the board (if yes - removes the missile), - checks if the PlayerMissile collides with Enemy,
     *
     * @param dt
     */
    this.step = function(dt) {
        this.y += this.vy * dt;
        if (this.y < config.player.topOffset) {
            this.board.remove(this);
        }
        var collision = this.board.collide(this, game.getObjectTypes().ENEMY);
        if (collision) {
            collision.hit(this.damage);
            this.hit();
        }
    };
    /**
     * Function defines how collision with other object affects the PlayerMissile (it destroys the missile and removes it from board)
     */
this.hit = function() {
        this.board.add(new Explosion(this.x + this.w / 2, this.y + this.h, "explosion_yellow_small"), 100);
        this.board.remove(this);
    }
};
game.inherit(PlayerMissile, Sprite);

你可以看到，在步骤方法的第一行是：this.y += this.vy * dt;

下面的等式中的T是game loop的周期 - 更多细节在“Canvas2D mobile web game development – basics”中解释。

这里有一个Y轴的运动等式，dt参数被定义在game module(./js/game.js)，dt = T/1000。 在我们的例子中T=2500, 所以 dt = 2.5。 我们可以这样写运动方程如下：

 V(n+1) = V(n) – 700 * 2.5 = V(n) – 1750

如果我们增加game周期（减少FPS），每个运动等式中的dt需要增加，因为我们需要移动对象。 dt参数容许我们平滑改变game FPS，不影响用户看到的图元速度。

Enemy 类

enemy 类提供游戏中enemy图元的实现。 它定义了什么是enemy对象和enemy的运动等式的参数的冲突的可能。

没一个enemy 对象是用两个运动等式描述。

Vx(t)= A + B * sin(C*t+D)

Vy (t)= E + F * sin(G*t+H)

请参考下面的两个图片，显示了上述等式的图形。

图 5：Vx(t)运动等式

图 6：Vy(t) 运动等式

默认情况下，各个参数的运动方程是等于0。 你可以根据需要重写很多参数，创建更多运动等式。 在enemy类，step方法是用于计算enemy的新位置 - 定义两个运动等式。

/**
 * Function changes the position and velocity of Enemy, fires missile
 * @param dt
 */
this.step = function(dt) {
    this.t += dt;
    this.vx = this.A + this.B * Math.sin(this.C * this.t + this.D);
    this.vy = this.E + this.F * Math.sin(this.G * this.t + this.H);

    this.x += this.vx * dt;
    this.y += this.vy * dt;

    if (this.reload <= 0 && Math.random() < this.firePercentage) {
        this.reload = this.reloadTime;
        if (this.missiles == 2){
            this.board.add(new EnemyMissile(this.x, this.y + this.h), 100);
            this.board.add(new EnemyMissile(this.x + this.w, this.y + this.h), 100);
        } else {
            this.board.add(new EnemyMissile(this.x + this.w / 2, this.y + this.h), 100);
        }
    }
    this.reload -= dt;
};

Enemy 类型

在地球保卫应用中，有多个不同类型的enemy - 请参考./js/config.js 文件。 下面解释的基础enemy配置提供每个定义可以重写。

var enemies = {
        /**
         * Attributes of enemy:
         * x - initial position (this will be multiplied by a random factor)
         * sprite - sprite of enemy
         * A - constant horizontal velocity
         * B - strength of horizontal sinusoidal velocity
         * C - period of horizontal sinusoidal velocity
         * D - time shift of horizontal sinusoidal velocity
         * E - constant vertical velocity
         * F - strength of vertical sinusoidal velocity
         * G - period of vertical sinusoidal velocity
         * H - time shift of vertical sinusoidal velocity
         * health - number of hits needed to kill the enemy
         * damage - damage done to the PlayerShip object
         * missiles - number of missiles to fire by enemy
         * firePercentage - percent of the missiles to be accually fired
         * pointsHit - points added for hitting the enemy by player
         * pointsDestroy - points added for destroying the enemy by player
         */

    basic : {
        x : 100,
        sprite : 'enemy_purple',
        B : 100,
        C : 2,
        E : 100,
        health : 30,
        damage : 10,
        missiles : 2,
        firePercentage : 0.003,
        pointsHit : 15,
        pointsDestroy : 60
    },

    straight : {
        x : 100,
        sprite : 'enemy_ship',
        E : 200,
        health : 30,
        damage : 10,
        firePercentage : 0.001,
        pointsHit : 10,
        pointsDestroy : 40
    },

…

enemy定义和可视化示例

下面我们提供地球保卫游戏的第四层的level定义的一部分。

types : [ {
    basicType : enemies.basic,
    overrides : {
        x : 350,
        B : 200,
        C : 1,
        E : 55,
        firePercentage : 0.008
    }
} ],

 

Y速度： Vy(t) = 55。 这意味着敌人会具有恒定的时间Y速度等于55。 enemy的运动Vx(t)=0是可视的。

图 7：Vy(t)=55 with Vx(t)=0

如果我们添加X速度等于Vx(t)=200*sin(t)，运动将会改成正弦曲线，如下图所示。

图 8：Vy(t)=55 with Vx(t)=200*sin(t)

Levels 实现

如果你想你的游戏更多吸引人的地方，你需要想到许多不同的level。 从一个开发者角度每个级别应该以一致的方式来定义。 你应该提供开始，停止和转换level的机制。 如果地球卫士的每一层是由时间限制。 这意味着level将结束，无论显示或杀死敌人的数目。 可以在下面找到描述每个level的参数（参考./js/config.js）：

{
period : 2300, //
// Array with enemies that will be displayed very "period" time
// In this case 2 enemies will be displayed each 2300msec.
types : [ {
    basicType : enemies.straight, // basic enemy type
    overrides : { // all motion parameters can be overridden here
        x : 650,
        E : 45
    }
}, {
    basicType : enemies.basic,
    overrides : {
        x : 400,
        B : 100,
        C : 1,
        E : 60
    }
} ],
duration : 90, // level duration in seconds
name : "Tighter...", // level name
powerUps : {
    number : 3 // number of power ups that will be displayed during the level
}

除了level定义和实现，你需要level管理机制。 levelManager应运而生 - ./js/modules/levelManager.js。 提供以下方法：

  1. 启动某一级别
  2. 停止某一级别
  3. 获取级别阵列
  4. 获取当前处理级别
  5. 获取已经通过的级别
  6. 存储已经通过的关卡

参考以下代码。

"use strict";
var levelManager = function() {
    var levels = [];
    var alreadyPassedLevels = [];
    for ( var i = 0; i < config.levels.length - 1; i += 2) {
        var nextLevel = new Level(config.levels[i + 1]);
        nextLevel.num = i + 2;
        var thisLevel = new Level(config.levels[i]);
        thisLevel.num = i + 1;
        thisLevel.options.nextLevel = nextLevel;
        if (levels[i - 1])
            levels[i - 1].options.nextLevel = thisLevel;
        levels.push(thisLevel);
        levels.push(nextLevel);
    }

    return {
        init : function() {
            if (localStorage.getItem('levels')) {
                alreadyPassedLevels = $.parseJSON(localStorage.getItem('levels'));
            }
        },

        /**
         * Starts given level
         *
         * @param {Number} number
         * @returns {Boolean} true in case of success
         */       

start : function(number) {
            if (typeof levels[number - 1] === "undefined") {
                game.log("ERROR: Unable to find level " + number);
                return false;
            } else {
                var currLevel = this.getCurrentLevel();
                if (currLevel)
                    currLevel.stop(true);
                levels[number - 1].start();
                return true;
            }
        },

      /**
         * Returns all levels
         *
         * @returns
         */

        getLevels : function() {
            return levels;
        },

        /**
         * Returns current active level
         *
         * @returns
         */       

  getCurrentLevel : function() {
            for ( var i = 0; i < levels.length; i++) {
                if (levels[i].isRunning())
                    return levels[i];
            }
            return false;
        },

        /**
         * Method to force stop current level
         *
         * @returns
         */

        stopCurrentLevel : function() {
            var cl = levelManager.getCurrentLevel();
            if (cl) {
                cl.stop(true);
            }
        },

        /**
         * Stores already passed level in localStorage
         *
         * @param level
         * @returns
         */

        storePassedLevel : function(level) {
            if (alreadyPassedLevels.indexOf(level.num) === -1) {
                alreadyPassedLevels.push(level.num);
                localStorage.setItem('levels', JSON.stringify(alreadyPassedLevels));
                game.log("adding level");
            } else {
                game.log("not adding level");
            }
        },

        /**
         * Gets the levels that the player has already passed during previous games.
         *
         * @returns {Array} numbers of already passed levels
         */

        getAlreadyPassedLevels : function() {
            var alreadyPassed = $.parseJSON(localStorage.getItem('levels'));
            if (!alreadyPassed)
                alreadyPassed = [];
            if (config.allLevelsVisible) {
                var alreadyPassed = [];
                for ( var i = 1; i <= this.getLevels().length; i++) {
                    alreadyPassed.push(i);
                }
            }
            return alreadyPassed;
        }
    }
}();

总结

本文中，我们描述了Tizen平台手机web游戏的示例实现。 现在你知道GameBoard类代表的主要意义，如何定义游戏图元，如何处理关卡。 本文很容易在其他手机web游戏开发再利用，而不需要任何游戏框架。

文件附件: 
Package icon earthguard_1_0_3.zip
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SDK Version Since: 
2.3.1
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标签: 
Canvas 2d, gyroscope, game, loop, 2d