Java游戲編程原理與實(shí)踐教程課件 第4章--陳銳 夏敏捷主編

1、Java游戲編程原理與實(shí)踐教程主編主編 陳銳陳銳 夏敏捷夏敏捷人民郵電出版社人民郵電出版社 游戲開發(fā)是藝術(shù)與科學(xué)的結(jié)合，是策劃，美術(shù)，程序三者間的協(xié)調(diào)以及創(chuàng)意與商業(yè)的平衡，集故事、音樂(lè)、動(dòng)畫等多元素于一身。 目前Java不僅可以開發(fā)臺(tái)式機(jī)游戲，而且隨著智能手機(jī)的普及，目前支持Java的手機(jī)性能上已經(jīng)接近第二代控制臺(tái)游戲機(jī)，因此手機(jī)游戲大規(guī)模使用的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，可見Java 游戲開發(fā)市場(chǎng)廣大。第4章 Java游戲程序的基本框架4.1 動(dòng)畫的類型及幀頻動(dòng)畫的類型及幀頻動(dòng)畫的制作是游戲設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，幾乎所有的游戲都是在動(dòng)畫的基礎(chǔ)上添加人機(jī)交互功能、以及增加劇情功能等等延伸來(lái)的。因此動(dòng)畫的制作是游戲開發(fā)

2、的必須了解的知識(shí)，也是游戲制作基本元素。4.1.1 動(dòng)畫類型動(dòng)畫類型動(dòng)畫主要分為影視動(dòng)畫和游戲動(dòng)畫兩種。影視動(dòng)畫就是使用專業(yè)動(dòng)畫軟件編輯出來(lái)的效果很好的動(dòng)畫視頻，投影機(jī)以每秒二十四格的速度投射在銀慕上. 游戲動(dòng)畫則不同于影視動(dòng)畫，是在屏幕上顯示一系列連續(xù)動(dòng)畫畫面的第一幀圖形，然后在每隔很短的時(shí)間顯示下一幀圖像，如此反復(fù) 4.1.2 設(shè)置合理的幀頻設(shè)置合理的幀頻FPSFPS顧名思義，就是每秒鐘的幀數(shù)。每一幀就是一幅靜態(tài)圖像，電影的播放速度是24FPS，但是一般游戲速度達(dá)到10FPS就明顯感覺(jué)到動(dòng)畫的效果了。 4.2 游戲動(dòng)畫的制作游戲動(dòng)畫的制作4.2.1 繪制動(dòng)畫以及動(dòng)畫循環(huán)既然動(dòng)畫就是將一連串

3、的圖像快速的循環(huán)播放，所以就需要使用循環(huán)語(yǔ)句控制圖像的連續(xù)播放，由于動(dòng)畫需要一定的播放速度，因此需要連續(xù)播放動(dòng)畫的同時(shí)能夠控制動(dòng)畫的播放速度，最好使用線程中的暫停函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。while(true)處理游戲功能；使用repaint()函數(shù)要求重畫屏幕暫停一小段時(shí)間；/幀頻FPS控制4.2.2 消除動(dòng)畫閃爍現(xiàn)象雙緩沖技術(shù)一個(gè)動(dòng)畫在運(yùn)行的時(shí)候，如果圖像的切換是在屏幕上完成的，則可能會(huì)造成屏幕的閃爍，消除動(dòng)畫閃爍現(xiàn)象的最佳方法是使用雙緩存技術(shù)。雙緩沖技術(shù)的工作原理：先在內(nèi)存中分配一個(gè)和我們動(dòng)畫窗口一樣大的空間（在內(nèi)存中的空間我們是看不到的），然后利用getGraphics()方法去獲得雙緩沖畫筆，接著

4、利用雙緩沖畫筆給空間我們想畫的東西，最后將它全部一次性的顯示到屏幕上這樣在我門的動(dòng)畫窗口上面是顯示出來(lái)就非常的流暢了避免了上面的閃爍效果。4.3 使用定時(shí)器使用定時(shí)器定時(shí)器在游戲開發(fā)中是相當(dāng)重要的，前面提到動(dòng)畫的實(shí)現(xiàn)就是通過(guò)顯示時(shí)間的控制達(dá)到視覺(jué)暫停的效果，除了使用線程的暫停函數(shù)sleep（）函數(shù)外，還有一個(gè)重要的計(jì)時(shí)工具，那就是Timer組件。Timer組件可以定時(shí)執(zhí)行任務(wù)，這在游戲動(dòng)畫編程上非常有用。Timer組件可以使javax.swing.Timer包中的Timer類來(lái)實(shí)現(xiàn)，該類的構(gòu)造方法為：Timer(intdelay, ActionListenerlistener)；在游戲編程中，

5、在組件內(nèi)容更新時(shí)經(jīng)常用到Timer，例如JPanel、JLabel等內(nèi)容更新。本書中俄羅斯方塊游戲就采用定時(shí)器Timer實(shí)現(xiàn)控制方塊的下落的。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的每隔500毫秒顯示時(shí)間的Swing程序3-2，可以加深對(duì)Timer的使用的理解。4.4 設(shè)置游戲難度設(shè)置游戲難度一般來(lái)說(shuō)，一款游戲要增強(qiáng)它的可玩性，就需要有合理的游戲難度，使玩家不容易感覺(jué)厭煩，同時(shí)增加玩家者的挑戰(zhàn)欲望。例如智力游戲可以在人工智能方面下功夫，但是由于人工智能在游戲里面很難真正的控制游戲本身的難度，所以往往使通過(guò)其他的手段實(shí)現(xiàn)游戲的難度控制，比較增加游戲進(jìn)行的速度，比如俄羅斯方塊，可以增加方塊下落的速度?；蛘呤褂迷黾佑螒蜿P(guān)數(shù)

6、、減少玩家的思考時(shí)間等等。難度的設(shè)置的開發(fā)需要根據(jù)具體的游戲情況而定，很難一概而論。如果使用速度控制游戲難度，則可以把游戲設(shè)計(jì)成為具有很多個(gè)級(jí)別，每隔級(jí)別游戲的運(yùn)行速度都不一樣，類似的代碼可以如下所示：public void level()if(level =3)speed = 1;/設(shè)置游戲速度為設(shè)置游戲速度為1else if(level = 4)speed = 2;/設(shè)置游戲速度為設(shè)置游戲速度為24.5 游戲與玩家的交互游戲與玩家的交互對(duì)于游戲而言，交互性就是生命，優(yōu)異的作品總是體現(xiàn)在人物與場(chǎng)景之間的高互動(dòng)性、人物與人物（NPC）之間的高互動(dòng)性以及玩家與玩家之間（多人模式）的高互動(dòng)性，這是

7、真正能讓人溶入其中的動(dòng)力所在，因此一款好的游戲必然擁有一個(gè)良好的游戲與玩家之間的互動(dòng)方式。游戲與玩家的交互都是通過(guò)鍵盤或者鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)的。具體的方法在第1章中已經(jīng)詳細(xì)介紹了。下面舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在小球下落時(shí)可以通過(guò)鍵盤控制其左右移動(dòng)。由于實(shí)現(xiàn)鍵盤監(jiān)聽，所以TetrisPanel加入KeyListener接口。同時(shí)為控制X坐標(biāo)增加xpos變量。4.6 游戲中碰撞檢測(cè)游戲中碰撞檢測(cè)我們?cè)谟螒蜷_發(fā)中總會(huì)遇到這樣那樣的碰撞，并且會(huì)很頻繁的去處理這些碰撞，這也是游戲開發(fā)的一種基本的算法。常見碰撞算法是矩形碰撞，圓形碰撞，像素碰撞。矩形碰撞用的最多。4.6.1 矩形碰撞矩形碰撞通過(guò)檢測(cè)一個(gè)矩形的4個(gè)頂點(diǎn)是否

8、在另外一個(gè)矩形的內(nèi)部來(lái)完成 .4.6.2 圓形碰撞圓形碰撞可以通過(guò)比較兩個(gè)對(duì)象間的距離和兩個(gè)對(duì)象半徑的和的大小，很快實(shí)現(xiàn)這種檢測(cè)。如果它們之間的距離小于半徑的和，就說(shuō)明產(chǎn)生了碰撞 4.6.3 像素碰撞像素碰撞4.7 游戲中圖像繪制游戲中圖像繪制Graphics類中提供了不少繪制圖形的方法，但對(duì)于復(fù)雜圖形，大部分都事先利用專用的繪圖軟件繪制好，將它們按一定的格式存入圖像文件。Java程序運(yùn)行時(shí)，將它裝載到內(nèi)存里，然后在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)將它顯示在屏幕上。4.7.1 圖像文件的裝載圖像文件的裝載Java目前所支持的圖像文件格式通常有GIF、PNG和JPEG格式（帶有.GIF、.JPG、.JPEG后綴名的文

9、件） .Java特別提供了java.awt.Image包來(lái)管理與圖像文件有關(guān)的信息，因此執(zhí)行與圖像文件有關(guān)的操作時(shí)需要import這個(gè)包。java.awt.image包提供可用于創(chuàng)建、操縱和觀察圖像的接口和類。每一個(gè)圖像都用一個(gè)java.awt.Image對(duì)象表示。除了Image類外，java.awt包還提供了其他的基本的圖像支持，例如Graphics類的drawImage()方法，Toolkit對(duì)象的getImage()方法及MediaTracker類。Toolkit類提供了兩個(gè)getImage()方法來(lái)加載圖像。在Java中獲取一個(gè)圖像文件，可以調(diào)用Toolkit類提供getImage()

10、方法。但是getImage方法會(huì)在調(diào)用后馬上返回，如果此時(shí)馬上使用getImage獲取的Image對(duì)象，而這時(shí)Image對(duì)象并沒(méi)有真正裝載或者裝載完成。所以，我們?cè)谑褂脠D像文件時(shí)，使用java.awt包中的MediaTracker跟蹤一個(gè)Image對(duì)象的裝載，可以保證所有圖片都加載完畢。4.7.2 圖像文件的顯示圖像文件的顯示getImage( )方法僅僅是將圖像文件裝載進(jìn)來(lái)，交由Image對(duì)象管理。而把得到的Image對(duì)象中的圖像顯示在屏幕上，則通過(guò)傳遞到paint()方法的Graphics對(duì)象可以很容易地顯示圖像。具體顯示需要調(diào)用Graphics類的drawImage( )方法，它能完成將

11、Image對(duì)象中的圖像顯示在屏幕的特定位置上，就像顯示文本一樣方便。drawImage( )方法的常見調(diào)用格式如下：boolean drawImage(Image img, int x, int y, ImageObserver observer) 4.7.3 繪制卷軸型圖像卷軸型圖像通常都要超過(guò)程序窗口的尺寸，若采用上一節(jié)介紹的圖像繪制方法來(lái)繪制卷軸型圖像，則只能顯示出圖像的一部分。事實(shí)上，在繪制卷軸型圖像時(shí)往往都需要讓其滾動(dòng)顯示以制造移動(dòng)效果，讓圖像的不同部分依次從程序窗口中“經(jīng)過(guò)”，就如同坐火車的情形，卷軸型圖像好比風(fēng)景，程序窗口則好比車窗。 圖圖4-5 圖像坐標(biāo)系到程序序窗口坐標(biāo)系的變

12、換圖像坐標(biāo)系到程序序窗口坐標(biāo)系的變換圖中的坐標(biāo)變換可通過(guò)調(diào)用程序窗口的Graphics對(duì)象的另一個(gè)drawlmage方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方法帶有10個(gè)參數(shù)，具體定義如下：drawlmage(im, t dxl, f dyl, dx2, dy2, : sxl, sylr sx2, sy2, observer);其中第1個(gè)參數(shù)表示源圖像，第2至第9個(gè)參數(shù)的含義如圖4-5所示: dxl和dyl為目標(biāo)區(qū)域左上角坐標(biāo); dx2和dy2為目標(biāo)區(qū)域右下角坐標(biāo); sxl和syl為源區(qū)域左上角坐標(biāo); sx2和sy2為源區(qū)域右下角坐標(biāo)。 圖圖4-5 圖像坐標(biāo)系到程序序窗口坐標(biāo)系的變換圖像坐標(biāo)系到程序序窗口坐標(biāo)系的變換4

13、.7.4 繪制磚塊型圖像磚塊型圖像的尺寸通常較小，其繪制過(guò)程類似于在程序窗口“貼瓷磚”，即將窗口區(qū)域按磚塊型圖像的尺寸劃分為許多小方格，然后在相應(yīng)的方格內(nèi)繪制圖像，如圖4-6所示。圖圖4-6 4-6 磚塊型圖像磚塊型圖像例如推箱子游戲每關(guān)的地圖信息放入二維數(shù)組中，可以和網(wǎng)格對(duì)應(yīng)。其中存儲(chǔ)1代表pic1.jpg磚塊型圖像，2代表pic2.jpg磚塊型圖像，依次類推。存儲(chǔ)0代表此處不繪制磚塊型圖像。4.8 游戲角色開發(fā)游戲角色開發(fā)游戲角色也叫做游戲精靈（Spirte），是指游戲中可移動(dòng)的物體，主要包括玩家控制的角色、NPC（電腦控制角色，如怪物，敵機(jī)等）。在游戲中精靈通常那個(gè)可以活動(dòng)的，往往需要通

14、過(guò)連續(xù)地繪制多幅靜態(tài)圖像來(lái)表現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)效果，如圖4-9所示。這里我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)這里我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)Sprite類，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)游戲里面的人物動(dòng)畫、移動(dòng)。使用類，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)游戲里面的人物動(dòng)畫、移動(dòng)。使用Sprite類可以讀取一個(gè)個(gè)小圖片，并且把它們按照一定的順序存儲(chǔ)在數(shù)組里面，類可以讀取一個(gè)個(gè)小圖片，并且把它們按照一定的順序存儲(chǔ)在數(shù)組里面，然后在屏幕上顯示出來(lái)其中的一個(gè)小圖片，如果連續(xù)的更換顯示的小圖片，則然后在屏幕上顯示出來(lái)其中的一個(gè)小圖片，如果連續(xù)的更換顯示的小圖片，則屏幕上表現(xiàn)為一個(gè)完整的動(dòng)畫效果。屏幕上表現(xiàn)為一個(gè)完整的動(dòng)畫效果。假如假如Sprite人物動(dòng)畫由人物動(dòng)畫由4幀狀態(tài)圖片（圖幀狀態(tài)圖片

15、（圖4-10所示），在繪制人物時(shí)，根據(jù)所示），在繪制人物時(shí)，根據(jù)mPlayID繪制相應(yīng)狀態(tài)的圖片繪制相應(yīng)狀態(tài)的圖片 下面的例子展示了如何顯示一個(gè)精靈走動(dòng)的動(dòng)畫，一個(gè)精靈從屏幕的左方往右走，顯示精靈走動(dòng)的SpritePanel類的代碼如下所示： 4.9 游戲聲音效果設(shè)定 Java提供了豐富的API用于對(duì)聲音進(jìn)行處理和播放，其中最常用的是一個(gè)使用數(shù)字化樣本文件工作的包，專門用于載入聲音文件并通過(guò)音頻混合器進(jìn)行播放。該包叫做javax.sound.sampled, 其所支持的聲音文件格式有以下幾種：AIFF, AU , WAV。 Java中播放聲音文件與顯示圖像文件一樣方便，同樣只需要先將聲音文件裝載進(jìn)來(lái)，然后播放就行了