游戏开发技术

• 游戏原理与机制
• 游戏开发技术
• 认识Cocos2D-X

游戏原理与机制

• 渲染驱动
• 事件驱动

渲染驱动游戏

例如：愤怒的小鸟
游戏的实现原理：在不同时间片段中绘制不同画面

愤怒的小鸟

代码片段

// 绘制画面
drawMenu(); // 绘制游戏主菜单画面
drawGame(); // 绘制游戏中画面
drawOver(); // 绘制游戏结束画面

// 不同状态渲染不同画面
draw(){
  while(isExit){
    if(isState==MENU){
      drawMenu();  
    }else if(isState==GAME){
      drawGame();
    }else if(isState==OVER){
      drawOver();
    }
  }
}

// 游戏事件处理函数
event(){
  isState==MENU;
}

游戏归根到底是绘制渲染

渲染驱动游戏重要指标，帧率(FPS, Frame Per Second)。

• 每秒刷新(绘制/渲染)次数
• 延时机制

事件驱动游戏

例如：象棋游戏或者是棋牌类游戏

drawMenu();
drawGame();
drawOver();

// 事件处理函数
event(){
  if(isState==MENU){
    drawMenu();
  }else if(isState==GAME){
    drawGame();
  }else if(isState==OVER){
    drawOver();
  }
}

游戏开发技术

• 各平台游戏开发技术
• 跨平台游戏开发方案

游戏开发技术平台差异

• Win32游戏开发技术：例如CS，常见图形渲染方式
  • Software 软件加速
  • DirectX(DX、D3D)，硬件加速，微软产品
  • OpenGL，硬件加速，开源产品
• Android游戏开发技术：例如贪吃蛇，常见图形渲染方式
  • Skia/Canvas
  • OpenGL ES，适用于嵌入式设备，对OpenGL进行了简化。
  • NDK，Android中使用C或C++开发模块，即在Java中调用C/C++接口。
• MAC/iOS游戏开发技术：例如国际象棋，常见图形渲染方式
  • Quartz2D
  • OpenGL ES
• Linux游戏开发技术
  • OpenGL
• WP7游戏开发技术: Window Phone是微软Windows Mobile过渡而来
  • DirectX
• Win8/WP8游戏开发
  • DirectX

跨平台游戏开发技术方案

• HTML5: Canvas/WebGL
• Unity3D: OpenGL，商业游戏引擎，不能跨Microsoft平台。
• Cocos2d-x: OpenGL ES/DirectX/Canvas

认识Cocos2D-X引擎

• Cocos2D-X跨平台解决方案
• Cocos2D-X版本选择
• Cocos2D-X功能模块
• Cocos2D-X数据结构

Cocos2D-X跨平台解决方案

• app：Android、iOS、Win8
• view、event：OpenGL 渲染视图
• screen、layer、touch/key: Cocos2d-x 场景、图层、触屏/按键

Cocos2D-X 版本选择

• Cocos2d python
• Cocos2d iphone
• SherryCocos、CocosNet、cocos2d-android、cocosCore、cocos2d-x(cocos2d-lua、cocos2d-html5)、cocos2d-javascript

根据图形标准划分

• OpenGL ES 1.x
• OpenGL ES 2.x
• DirectX 11.1
• DirectX 10

Cocos2D-X功能模块

• Cocos2D-X主体: OpenGL ES、DirectX、Canvas、pthread(多线程)
• 开源二维物理引擎：Box2D、Chipmunk
• 网络通信(非实时libcurl、实时BSD Socket)、声音引擎(SimpleAudioEngine)

Cocos2D-X数据结构

• CCCopying 复制对象类（接口）
• CCObject 对象类
• CCZone 空间类
• CCData 数据类
• CCGeometry 几何类
• CCSet 集合类
• CCArray 数组类
• CCString 字符串类
• ccTypes.h 类型
• STL
  • vector
  • list
  • stack
  • queue
  • map

cocos2d-x 数据结构

Cocos2D-X 跨平台环境搭建

Cocos2D-X 跨平台环境搭建

软件需求

• Win /Linux/MAC
• JDK
• Eclipse
• ADT
• CDT
• Android SDK
• Andriod NDK

$ python -V
Python 2.7.13

Win10安装VS2015

image.png

image.png

win32环境搭建

实例软件：Cocos2d-x 3.10 Lua

-- 下载安装并更新
$ git clone https://github.com/cocos2d/cocos2d-x.git
$ cd cocos2d-x && python download-deps.py
$ git submodule update --init

git克隆

-- 创建项目
$ ./setup.py
$ source FILE_TO_SAVE_SYSTEM_VARIABLE
$ cocos new ProjectName -p com.company.game -l lua -d NEW_PROJECTS_DIR
$ cd NEW_PROJECTS_DIR/ProjectName

快速入门

• 游戏生命周期
• 编译运行调试

应用程序生命周期

一个游戏对应一个Application对象，Application职责是管理游戏生命周期并设置默认游戏窗口，获取平台及本地化信息。Cocos2D-X通常不直接创建Application对象，Cocos2d-x脚本创建应用程序时会实现一个Application的子类供程序员自行定义生命周期的各个阶段的处理，这个子类即AppDelegate。

#ifndef  _APP_DELEGATE_H_
#define  _APP_DELEGATE_H_

#include "cocos2d.h"

/**AppDelegate是一个应用程序委托对象，作用是程序启动时调用它。*/
class  AppDelegate : private cocos2d::Application
{
public:
    AppDelegate();
    virtual ~AppDelegate();

    virtual void initGLContextAttrs();
    /**
    游戏启动后触发，一般进行游戏初始化。
    */
    virtual bool applicationDidFinishLaunching();
    /**
    游戏退出到后台
    */
    virtual void applicationDidEnterBackground();
    /**
    游戏从后台进入前台
    */
    virtual void applicationWillEnterForeground();
};

#endif

引擎框架

设计思想

设计思想

导演

• shared CCDirector
• runWithScene
• replaceScene
• pushScene
• popScene
• pause
• resume

场景

场景

图层

Layer图层是处理玩家事件响应的Node子类，包含的是直接在屏幕上呈现的内容， 它实现了触屏事件代理协议（TouchEventsDelegate）。

Layer图层的作用

• 接收用户的输入事件，包括触摸、加速度传感器、键盘输入等。
• 显示精灵、文本等游戏元素，并设置游戏元素的属性。

Layer类主要函数

• init() 初始化图层
• onEnter() 进入布景层时被调用
• onExit() 离开布景层被调用
• onEnterTransitionDidFinish() 过程动画结束时调用

节点

节点树

每个节点中都有一个摄像机

摄像机

显示对象

显示对象

-- 预加载图片
local img = cc.Director:getInstance():getTextureCache():addImage("logo.jpg")
-- 获取文件尺寸
local size = img:getContentSize()
print(size.width, size.height)

-- 创建精灵并添加至当前场景中
display.newSprite(img):addTo(self):move(display.center)

-- 创建图层
local layer = display.newLayer():addTo(self):move(100, 100)
local image = display.newSprite("head/head_1.png"):addTo(layer)
image:setAnchorPoint(cc.p(0, 0))

示例：显示隐藏节点

-- MainScene.lua
local MainScene = class("MainScene", cc.load("mvc").ViewBase)

function MainScene:onCreate()
    --  场景中添加背景图
    local bg = display.newSprite("bg.jpg"):move(display.center):addTo(self)

    -- 3秒后场景切换
    self:getScheduler():scheduleScriptFunc(function()
        local newScene = require("app.views.GameScene"):new()
        cc.Director:getInstance():replaceScene(newScene)
    end, 3, false)

end

return MainScene

-- GameScene.lua
local GameScene = class("GameScene", function()
    return display.newScene("GameScene")
end)

function GameScene:ctor()
    local logoNode = require("app.views.LogoNode"):new():addTo(self):move(display.center)
end

return GameScene

-- LogoNode.lua
local LogoNode = class("LogoNode", cc.load("mvc").ViewBase)

function LogoNode:ctor()
    local logo1 = display.newSprite("logo1.png"):addTo(self)
    local logo2 = display.newSprite("logo2.png"):addTo(self)
    logo2:setVisible(false)
    
    -- invalid 'cobj' in function 'lua_cocos2dx_Node_isVisible'
    -- lua保存的node值相当于一个弱引用
    -- 在创建 Node节点后 调用父节点 retain() 方法 手动增加引用
    logo1:retain()
    logo2:retain()

    -- print(not logo1:isVisible(), not logo2:isVisible())
    self:getScheduler():scheduleScriptFunc(function()   
        -- invalid 'cobj' in function 'lua_cocos2dx_Node_isVisible'
        logo1:setVisible(not logo1:isVisible());
        logo2:setVisible(not logo2:isVisible());
    end, 1, false)
end

return LogoNode

动作

• Action基本使用
• Action特效
• 场景切换特效

Action的基本使用

• CCMoveTo 移动到
• CCMoveBy 移动
• CCJumpTo 跳跃到
• CCJumpBy 跳跃
• CCBezierBy 贝塞尔
• CCScaleTo 放大到
• CCScaleBy 放大
• CCRotateTo 旋转到
• CCRotateBy 旋转
• CCBlink 闪烁
• CCTintTo 色调变化到
• CCFadeTo 变暗到
• CCFadeIn 由无变亮
• CCFadeOut 由亮变无

-- MainScene.lua
local MainScene = class("MainScene", cc.load("mvc").ViewBase)

function MainScene:onCreate()

    local img = display.newSprite("role.png"):addTo(self)
    img:move(display.center)
    img:setScale(1)
    img:setPositionX(100)
    -- 2秒，从左到右移动到
    -- img:runAction(cc.MoveTo:create(2, cc.p(display.width-100, display.cy)))

    -- 2秒，从左向右移动300像素
    -- img:runAction(cc.MoveBy:create(2, cc.p(-300, 0)))

    -- 执行顺序序列
    -- local fn1 = cc.MoveTo:create(2, cc.p(display.width-100, display.cy))
    -- local fn2 = cc.MoveBy:create(2, cc.p(-300, 0))
    -- img:runAction(cc.Sequence:create(fn1, fn2))

    -- 来回移动
    -- local fn1 = cc.MoveBy:create(2, cc.p(300, 0))
    -- error in function 'lua_cocos2dx_Action_reverse' argument #1 is '[no object]'; 'cc.Action' expected.
    -- local fn2 = fn1.reverse() --反转
    -- img:runAction(cc.Sequence:create(fn1, fn2))

    -- 并列执行
    -- local fn1 = cc.MoveBy:create(2, cc.p(400, 0))
    -- local fn2 = cc.ScaleTo:create(2, 2)
    -- img:runAction(cc.Spawn:create(fn1, fn2))

    -- 动画播放完的回调
    local fn1 = cc.MoveBy:create(2, cc.p(400, 0))
    local fn2 = cc.ScaleTo:create(2, 2)
    local fn3 = cc.Spawn:create(fn1, fn2)
    img:runAction(cc.Sequence:create(fn3, cc.CallFunc:create(function()
        print("play complete")
    end)))
end

return MainScene

Action特效

• Shaky3D 抖动效果
• Waves3D 波浪效果
• FlipX3D 翻转效果
• Lens3D 凸镜效果
• Ripple3D 水波效果
• Liquid 液体效果
• Twirl 扭转效果
• ShatteredTiles3D 破碎效果
• ShuffleTiles 瓷砖效果
• FadeOutTRTiles 淡入淡出
• TurnOffTiles 方块消失
• SplitRows 分页消失
• PageTurn3D 翻页效果

素材

-- MainScene.lua
local MainScene = class("MainScene", cc.load("mvc").ViewBase)

function MainScene:onCreate()
    local nodeGrid = cc.NodeGrid:create()
    nodeGrid:addChild(display.newSprite("role.png"))
    nodeGrid:move(display.center)
    nodeGrid:setScale(1, 1)
    nodeGrid:addTo(self)
    -- 震动效果
    -- nodeGrid:runAction(cc.Shaky3D:create(10, cc.size(50, 50), 5, false))

    -- 瓦片式抖动
    -- nodeGrid:runAction(cc.ShakyTiles3D:create(10, cc.size(50, 50), 5, false))

    -- 爆炸碎片效果
    -- nodeGrid:runAction(cc.ShuffleTiles:create(1, cc.size(50, 50), 5))

    -- 碎片消失
    -- nodeGrid:runAction(cc.TurnOffTiles:create(1, cc.size(100, 100)))

    -- 波浪效果
    -- nodeGrid:runAction(cc.Waves3D:create(2, cc.size(15, 10), 5, 40))

    -- 波浪效果后回到初始状态
    local waveRun = cc.Waves3D:create(2, cc.size(15, 10), 5, 40)
    local waveInit = cc.Waves3D:create(2, cc.size(15, 10), 0, 0)
    nodeGrid:runAction(cc.Sequence:create(waveRun, waveInit))

    -- 先抖动后爆炸
--    local shaky = cc.ShakyTiles3D:create(1, cc.size(50, 50), 5, false)
--    local shuffle = cc.ShuffleTiles:create(0.5, cc.size(50, 50), 25)
--    nodeGrid:runAction(cc.Sequence:create(shaky, shuffle))
end

return MainScene