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物理引擎试玩报告

游戏
createjs
h5
canvas
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推金币
matter.js

Web开发

感谢您的阅读,本文由 凹凸实验室
版权所有。如若转载,请注明出处:凹凸实验室(https://aotu.io/notes/2017/11/06/coindozer/

上次更新:2017-11-08 19:29:54

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1. 物理世界

为了模拟真实世界环在水中的向下加速度,可以把 y 方向的 g 值调小:

JavaScript

engine.world.gravity.y = 0.2

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engine.world.gravity.y = 0.2

左右重力感应对环的加速度影响同样可以通过改变 x 方向的 g 值达到:

JavaScript

// 最大倾斜角度为 70 度,让用户不需要过分倾斜手机 // 0.4
为灵敏度值,根据具体情况调整
window.addEventListener(‘deviceorientation’, e => { let gamma =
e.gamma if (gamma < -70) gamma = -70 if (gamma > 70) gamma = 70
this.engine.world.gravity.x = (e.gamma / 70) * 0.4 })

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// 最大倾斜角度为 70 度,让用户不需要过分倾斜手机
// 0.4 为灵敏度值,根据具体情况调整
window.addEventListener(‘deviceorientation’, e => {
  let gamma = e.gamma
  if (gamma < -70) gamma = -70
  if (gamma > 70) gamma = 70
  this.engine.world.gravity.x = (e.gamma / 70) * 0.4
})

技术实现

因为是 2D 版本,所以不需要建各种模型和贴图,整个游戏场景通过 canvas
绘制,覆盖在背景图上,然后再做下机型适配问题,游戏主场景就处理得差不多了,其他跟
3D
思路差不多,核心元素包含障碍物、推板、金币、奖品和技能,接下来就分别介绍它们的实现思路。

2. 背景图

本游戏布景为游戏机及海底世界,两者可以作为父容器的背景图,把 canvas
的位置定位到游戏机内即可。canvas 覆盖范围为下图的蓝色蒙层:

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障碍物

通过审稿确定金币以及奖品的活动区域,然后把活动区域之外的区域都作为障碍物,用来限制金币的移动范围,防止金币碰撞时超出边界。这里可以用
Matter.js 的 Bodies.fromVertices
方法,通过传入边界各转角的顶点坐标一次性绘制出形状不规则的障碍物。 不过
Matter.js 在渲染不规则形状时存在问题,需要引入
poly-decomp 做兼容处理。

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JavaScript

World.add(this.world, [ Bodies.fromVertices(282, 332,[ // 顶点坐标 {
x: 0, y: 0 }, { x: 0, y: 890 }, { x: 140, y: 815 }, { x: 208, y: 614 },
{ x: 548, y: 614 }, { x: 612, y: 815 }, { x: 750, y: 890 }, { x: 750, y:
0 } ]) ]);

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World.add(this.world, [
  Bodies.fromVertices(282, 332,[
    // 顶点坐标
    { x: 0, y: 0 },
    { x: 0, y: 890 },
    { x: 140, y: 815 },
    { x: 208, y: 614 },
    { x: 548, y: 614 },
    { x: 612, y: 815 },
    { x: 750, y: 890 },
    { x: 750, y: 0 }
  ])
]);
1. 到达针顶

到达针顶是环进针成功的必要条件。

性能/体验优化

初探

一开始我想的是把三维的进针做成二维的“圆球进桶”,进针的判断也就归到物理事件上面去,不需要再去考虑。

具体做法如下图,红线为针壁,当环刚体(蓝球)掉入桶内且与 Sensor
(绿线)相碰,则判断进针成功。为了使游戏难度不至于太大,环刚体必须设置得较小,而且针壁间距离要比环刚体直径稍大。

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这种模拟其实已经能达到不错的效果了,但是一个技能打破了这种思路的可能性。

产品那边想做一个放大技能,当用户使用此技能时环会放大,更容易套中。但是在桶口直径不变的情况下,只是环贴图变大并不能降低游戏难度。如果把环刚体变小,的确容易进了,但相近的环之间的贴图重叠范围会很大,这就显得很不合理了。

技术选型

放弃了 3D 方案,在 2D 技术选型上就很从容了,最终确定用
CreateJS + Matter.js 组合作为渲染引擎和物理引擎,理由如下:

  • CreateJS
    在团队内用得比较多,有一定的沉淀,加上有老司机带路,一个字「稳」;
  • Matter.js
    身材纤细、文档友好,也有同事试玩过,完成需求绰绰有余。

希望能给诸位读者带来的启发

  1. 技术选型
  2. 整体代码布局
  3. 难点及解决思路
  4. 优化点

安卓卡顿

一开始是给推板一个固定的速度进行伸缩处理,发现在 iOS
上表现流畅,但是在部分安卓机上却显得差强人意。由于部分安卓机型 FPS
比较低,导致推板在单位时间内位移比较小,表现出来就显得卡顿不流畅。后面让推板位移根据刷新时间差进行递增/减,保证不同帧频机型下都能保持一致的位移,代码大致如下:

JavaScript

var delta = 0, prevTime = 0; Matter.Events.on(this.engine,
‘beforeUpdate’, function (event) { delta = event.timestamp – prevTime;
prevTime = event.timestamp; // … 略 this.pusher.y += direction *
velocity * (delta / 1000) })

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var delta = 0, prevTime = 0;
Matter.Events.on(this.engine, ‘beforeUpdate’, function (event) {
  delta = event.timestamp – prevTime;
  prevTime = event.timestamp;
  // … 略
  this.pusher.y += direction * velocity * (delta / 1000)
})

优化

对象回收

这也是游戏开发中常用的优化手段,通过回收从边界消失的对象,让对象得以复用,防止因频繁创建对象而产生大量的内存消耗。

2. 动画帧

环必须垂直于针才能被顺利穿过,水平于针时应该是与针相碰后弹开。

当然条件可以相对放宽一些,不需要完全垂直,下图红框内的6帧都被规定为符合条件:

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为了降低游戏难度,我规定超过针一半高度时,只循环播放前6帧:

JavaScript

this.texture.on(‘animationend’, e => { if (e.target.y < 400) {
e.target.gotoAndPlay(‘short’) } else { e.target.gotoAndPlay(‘normal’) }
})

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this.texture.on(‘animationend’, e => {
  if (e.target.y < 400) {
    e.target.gotoAndPlay(‘short’)
  } else {
    e.target.gotoAndPlay(‘normal’)
  }
})

结语

感谢各位耐心读完,希望能有所收获,有考虑不足的地方欢迎留言指出。

前言

虽然本文标题为介绍一个水压套圈h5游戏,但是窃以为仅仅如此对读者是没什么帮助的,毕竟读者们的工作生活很少会再写一个类似的游戏,更多的是面对需求的挑战。我更希望能举一反三,给大家在编写h5游戏上带来一些启发,无论是从整体流程的把控,对游戏框架、物理引擎的熟悉程度还是在某一个小难点上的思路突破等。因此本文将很少详细列举实现代码,取而代之的是以伪代码展现思路为主。

游戏 demo 地址:http://jdc.jd.com/fd/demo/waterful/game.html

事件销毁

由于金币和奖品生命周期内使用了 Tween,当他们从屏幕上消失后记得移除掉:

JavaScript

createjs.Tween.removeTweens(this.coin);

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createjs.Tween.removeTweens(this.coin);

至此,推金币各个关键环节都有讲到了,最后附上一张实际游戏效果:
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进针

进针是整个游戏的核心部分,也是最难模拟的地方。

H5 游戏开发:推金币

2017/11/10 · HTML5 · 1
评论
·
游戏

原文出处: 凹凸实验室   

近期参与开发的一款「京东11.11推金币赢现金」(已下线)小游戏一经发布上线就在朋友圈引起大量传播。看到大家玩得不亦乐乎,同时也引发不少网友激烈讨论,有的说很带劲,有的大呼被套路被耍猴(无奈脸),这都与我的预期相去甚远。在相关业务数据呈呈上涨过程中,曾一度被微信「有关部门」盯上并要求做出调整,真是受宠若惊。接下来就跟大家分享下开发这款游戏的心路历程。

H5游戏开发:套圈圈

2018/01/25 · HTML5 ·
游戏

原文出处: 凹凸实验室   

 

背景介绍

一年一度的双十一狂欢购物节即将拉开序幕,H5
互动类小游戏作为京东微信手Q营销特色玩法,在今年预热期的第一波造势中,势必要玩点新花样,主要肩负着社交传播和发券的目的。推金币以传统街机推币机为原型,结合手机强大的能力和生态衍生出可玩性很高的玩法。

进针判断

奖品

由于奖品需要根据业务情况进行控制,所以把它跟金币进行了分离不做碰撞处理(内心是拒绝的),所以产生了「螃蟹步」现象,这里就不做过多介绍了。

进针后

两个二维平面的物体交错是不能产生“穿过”效果的:

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除非把环分成前后两部分,这样层级关系才能得到解决。但是由于环贴图是逐帧图,分两部分的做法并不合适。

最后找到的解决办法是利用视觉错位来达到“穿过”效果:

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具体做法是,当环被判定成功进针时,把环刚体去掉,环的逐帧图逐渐播放到平放的那一帧,rotation
值也逐渐变为 0。同时利用 CreateJS 的 Tween 动画把环平移到针底。

进针后需要去掉环刚体,平移环贴图,这就是上文为什么环的贴图必须由
CreateJS 负责渲染的答案。

伪代码:

JavaScript

/ Object Ring afterCollision (waterful) { // 平移到针底部
createjs.Tween.get(this.texture) .to({y: y}, duration) // 消去刚体
Matter.World.remove(waterful.engine.world, this.body) this.body = null
// 接下来每一 Tick 的更新逻辑改变如下 this.update = function () { const
texture = this.texture if 当前环贴图就是第 0 帧(环平放的那一帧){
texture.gotoAndStop(0) } else { 每 5 个 Tick 往前播放一帧(相隔多少 Tick
切换一帧可以凭感觉调整,主要是为了使切换到平放状态的过程不显得太突兀) }
// 使针大概在环中央位置穿过 if (texture.x < 200) ++texture.x if
(texture.x > 213 && texture.x < 300) –texture.x if (texture.x
> 462) –texture.x if (texture.x > 400 && texture.x < 448)
++texture.x // 把环贴图尽快旋转到水平状态 let rotation =
Math.round(texture.rotation) % 180 if (rotation < 0) rotation += 180
if (rotation > 0 && rotation <= 90) { texture.rotation = rotation

  • 1 } else if (rotation > 90 && rotation < 180) { texture.rotation
    = rotation + 1 } else if (frame === 0) { this.update = function () {} }
    } // 调用得分回调函数 waterful.score() }
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/ Object Ring
afterCollision (waterful) {
  // 平移到针底部
  createjs.Tween.get(this.texture)
    .to({y: y}, duration)
  // 消去刚体
  Matter.World.remove(waterful.engine.world, this.body)
  this.body = null
  // 接下来每一 Tick 的更新逻辑改变如下
  this.update = function () {
    const texture = this.texture
    if 当前环贴图就是第 0 帧(环平放的那一帧){
      texture.gotoAndStop(0)
    } else {
      每 5 个 Tick 往前播放一帧(相隔多少 Tick 切换一帧可以凭感觉调整,主要是为了使切换到平放状态的过程不显得太突兀)
    }
    // 使针大概在环中央位置穿过
    if (texture.x < 200) ++texture.x
    if (texture.x > 213 && texture.x < 300) –texture.x
    if (texture.x > 462) –texture.x
    if (texture.x > 400 && texture.x < 448) ++texture.x
    // 把环贴图尽快旋转到水平状态
    let rotation = Math.round(texture.rotation) % 180
    if (rotation < 0) rotation += 180
    if (rotation > 0 && rotation <= 90) {
      texture.rotation = rotation – 1
    } else if (rotation > 90 && rotation < 180) {
      texture.rotation = rotation + 1
    } else if (frame === 0) {
      this.update = function () {}
    }
  }
  // 调用得分回调函数
  waterful.score()
}

金币

按正常思路,应该在点击屏幕时就在出币口创建金币刚体,让其在重力作用下自然掉落和回弹。但是在调试过程中发现,金币掉落后跟台面上其他金币产生碰撞会导致乱飞现象,甚至会卡到障碍物里面去(原因暂未知),后面改成用
TweenJS 的 Ease.bounceOut
来实现金币掉落动画,让金币掉落变得更可控,同时尽量接近自然掉落效果。这样金币从创建到消失过程就被拆分成了三个阶段:

  • 第一阶段

点击屏幕从左右移动的出币口创建金币,然后掉落到台面。需要注意的是,由于创建金币时是通过
appendChild 方式加入到舞台的,这样金币会非常有规律的在 z
轴方向上叠加,看起来非常怪异,所以需要随机设置金币的
z-index,让金币叠加更自然,伪代码如下:

JavaScript

var index = Utils.getRandomInt(1, Game.coinContainer.getNumChildren());
Game.coinContainer.setChildIndex(this.coin, index);

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var index = Utils.getRandomInt(1, Game.coinContainer.getNumChildren());
Game.coinContainer.setChildIndex(this.coin, index);
  • 第二阶段

由于金币已经不需要重力场,所以需要设置物理世界的重力为
0,这样金币不会因为自身重量(需要设置重量来控制碰撞时移动的速度)做自由落体运动,安安静静的平躺在台面上,等待跟推板、其他金币和障碍物之间产生碰撞:

JavaScript

this.engine = Matter.Engine.create(); this.engine.world.gravity.y = 0;

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this.engine = Matter.Engine.create();
this.engine.world.gravity.y = 0;

由于游戏主要逻辑都集中这个阶段,所以处理起来会稍微复杂些。真实情况下如果金币掉落并附着在推板上后,会跟随推板的伸缩而被带动,最终在推板缩进到最短时被背后的墙壁阻挡而挤下推板,此过程看起来简单但实现起来会非常耗时,最后因为时间上紧迫的这里也做了简化处理,就是不管推板是伸长还是缩进,都让推板上的金币向前「滑行」尽快脱离推板。一旦金币离开推板则立即为其创建同步的刚体,为后续的碰撞做准备,这样就完成了金币的碰撞处理。

JavaScript

Matter.Events.on(this.engine, ‘beforeUpdate’, function (event) { //
处理金币与推板碰撞 for (var i = 0; i < this.coins.length; i++) { var
coin = this.coins[i]; // 金币在推板上 if (coin.sprite.y <
this.pusher.y) { // 无论推板伸长/缩进金币都往前移动 if (deltaY > 0)
{ coin.sprite.y += deltaY; } else { coin.sprite.y -= deltaY; } //
金币缩放 if (coin.sprite.scaleX < 1) { coin.sprite.scaleX += 0.001;
coin.sprite.scaleY += 0.001; } } else { // 更新刚体坐标 if (coin.body) {
Matter.Body.set(coin.body, { position: { x: coin.sprite.x, y:
coin.sprite.y } }) } else { // 金币离开推板则创建对应刚体 coin.body =
Matter.Bodies.circle(coin.sprite.x, coin.sprite.y);
Matter.World.add(this.world, [coin.body]威尼斯人线上娱乐,); } } } })

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Matter.Events.on(this.engine, ‘beforeUpdate’, function (event) {
  // 处理金币与推板碰撞
  for (var i = 0; i < this.coins.length; i++) {
    var coin = this.coins[i];
    // 金币在推板上
    if (coin.sprite.y < this.pusher.y) {
      // 无论推板伸长/缩进金币都往前移动
      if (deltaY > 0) {
        coin.sprite.y += deltaY;
      } else {
        coin.sprite.y -= deltaY;
      }
      // 金币缩放
      if (coin.sprite.scaleX < 1) {
        coin.sprite.scaleX += 0.001;
        coin.sprite.scaleY += 0.001;
      }
    } else {
      // 更新刚体坐标
      if (coin.body) {
        Matter.Body.set(coin.body, { position: { x: coin.sprite.x, y: coin.sprite.y } })
      } else {
        // 金币离开推板则创建对应刚体
        coin.body = Matter.Bodies.circle(coin.sprite.x, coin.sprite.y);
        Matter.World.add(this.world, [coin.body]);
      }
    }
  }
})
  • 第三阶段

随着金币不断的投放、碰撞和移动,最终金币会从台面的下边沿掉落并消失,此阶段的处理同第一阶段,这里就不重复了。

3. rotation 值

同理,为了使得环与针相垂直,rotation 值不能太接近 90 度。经试验后规定 0

下图这种过大的倾角逻辑上是不能进针成功的:

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控制对象数量

随着游戏的持续台面上累积的金币数量会不断增加,金币之间的碰撞计算量也会陡增,必然会导致手机卡顿和发热。这时就需要控制金币的重叠度,而金币之间重叠的区域大小是由金币刚体的尺寸大小决定的,通过适当的调整刚体半径让金币分布得比较均匀,这样可以有效控制金币数量,提升游戏性能。

四、贴图

环在现实世界中的旋转是三维的,而 CreateJS
只能控制元素在二维平面上的旋转。对于一个环来说,二维平面的旋转是没有任何意义的,无论如何旋转,都只会是同一个样子。

想要达到环绕 x 轴旋转的效果,一开始想到的是使用 rotation +
scaleY。虽然这样能在视觉上达到目的,但是 scaleY
会导致环有被压扁的感觉,图片会失真:

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显然这样的效果是不能接受的,最后我采取了逐帧图的方式,最接近地还原了环的旋转姿态:

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注意在每个 Tick 里需要去判断环是否静止,若非静止则继续播放,并将贴图的
rotation 值赋值为刚体的旋转角度。如果是停止状态,则暂停逐帧图的播放:

JavaScript

// 贴图与刚体位置的小数点后几位有点不一样,需要降低精度 const x1 =
Math.round(texture.x) const x2 = Math.round(body.position.x) const y1 =
Math.round(texture.y) const y2 = Math.round(body.position.y) if (x1 !==
x2 || y1 !== y2) { texture.paused && texture.play() texture.rotation =
body.angle * 180 / Math.PI } else { !texture.paused && texture.stop() }
texture.x = body.position.x texture.y = body.position.y

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// 贴图与刚体位置的小数点后几位有点不一样,需要降低精度
const x1 = Math.round(texture.x)
const x2 = Math.round(body.position.x)
const y1 = Math.round(texture.y)
const y2 = Math.round(body.position.y)
if (x1 !== x2 || y1 !== y2) {
  texture.paused && texture.play()
  texture.rotation = body.angle * 180 / Math.PI
} else {
  !texture.paused && texture.stop()
}
  
texture.x = body.position.x
texture.y = body.position.y