如何制作一个类似Tiny Wings的游戏 Cocos2d-x 2.1.4

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如何制作一个类似Tiny Wings的游戏 Cocos2d-x 2.1.4

2013年01月18日 ⁄ 综合 ⁄ 共 10466字 ⁄ 字号小中大 ⁄ 评论关闭

在第一篇《如何使用CCRenderTexture创建动态纹理》基础上，增加创建动态山丘，原文《How To Create A Game Like Tiny Wings with Cocos2D 2.X Part 1》，在这里继续以Cocos2d-x进行实现。有关源码、资源等在文章下面给出了地址。

步骤如下：
1.使用上一篇的工程；
2.添加地形类Terrain，派生自CCNode类。文件Terrain.h代码如下：

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#pragma once
#include "cocos2d.h"

#define kMaxHillKeyPoints 1000

class Terrain : public cocos2d::CCNode
{
public:
Terrain(void);
~Terrain(void);

CREATE_FUNC(Terrain);
CC_SYNTHESIZE_RETAIN(cocos2d::CCSprite*, _stripes, Stripes);

private:
int _offsetX;
cocos2d::CCPoint _hillKeyPoints[kMaxHillKeyPoints];
};

这里声明了一个_hillKeyPoints数组，用来存储每个山丘顶峰的点，同时声明了一个_offsetX代表当前地形滚动的偏移量。文件Terrain.cpp代码如下：

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#include "Terrain.h"
using namespace cocos2d;

Terrain::Terrain(void)
{
_stripes = NULL;
_offsetX = 0;
}

Terrain::~Terrain(void)
{
CC_SAFE_RELEASE_NULL(_stripes);
}

增加如下方法：

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void Terrain::generateHills()
{
    CCSize winSize = CCDirector::sharedDirector()->getWinSize();
    float x = 0;
    float y = winSize.height / 2;
    for (int i = 0; i < kMaxHillKeyPoints; ++i)
    {
        _hillKeyPoints[i] = ccp(x, y);
        x += winSize.width / 2;
        y = rand() % (int)winSize.height;
    }
}

这个方法用来生成随机的山丘顶峰的点。第一个点在屏幕的左侧中间，之后的每一个点，x轴方向移动半个屏幕宽度，y轴方向设置为0到屏幕高度之间的一个随机值。添加以下方法：

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bool Terrain::init()
{
    bool bRet = false;
    do
    {
        CC_BREAK_IF(!CCNode::init());

this->generateHills();

bRet = true;
} while (0);

return bRet;
}

void Terrain::draw()
{
    CCNode::draw();
    for (int i = 1; i < kMaxHillKeyPoints; ++i)
    {
        ccDrawLine(_hillKeyPoints[i - 1], _hillKeyPoints[i]);
    }
}

init方法调用generateHills方法创建山丘，draw方法简单地绘制相邻点之间的线段，方便可视化调试。添加以下方法：

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void Terrain::setOffsetX(float newOffsetX)
{
_offsetX = newOffsetX;
this->setPosition(ccp(-_offsetX * this->getScale(), 0));
}

英雄沿着地形的x轴方法前进，地形向左滑动。因此，偏移量需要乘以-1，还有缩放比例。打开HelloWorldScene.h文件，添加头文件引用：

#include "Terrain.h"

添加如下变量：

Terrain *_terrain;

打开HelloWorldScene.cpp文件，在onEnter方法里，调用genBackground方法之前，加入如下代码：

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_terrain = Terrain::create();
this->addChild(_terrain, 1);

在update方法里，最后面添加如下代码：

_terrain->setOffsetX(offset);

修改genBackground方法为如下：

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void HelloWorld::genBackground()
{
    if (_background)
    {
        _background->removeFromParentAndCleanup(true);
    }

ccColor4F bgColor = this->randomBrightColor();
_background = this->spriteWithColor(bgColor, 512, 512);

    CCSize winSize = CCDirector::sharedDirector()->getWinSize();
    _background->setPosition(ccp(winSize.width / 2, winSize.height / 2));
    ccTexParams tp = {GL_LINEAR, GL_LINEAR, GL_REPEAT, GL_REPEAT};
    _background->getTexture()->setTexParameters(&tp);

this->addChild(_background);

    ccColor4F color3 = this->randomBrightColor();
    ccColor4F color4 = this->randomBrightColor();
    CCSprite *stripes = this->spriteWithColor1(color3, color4, 512, 512, 4);
    ccTexParams tp2 = {GL_LINEAR, GL_LINEAR, GL_REPEAT, GL_CLAMP_TO_EDGE};
    stripes->getTexture()->setTexParameters(&tp2);
    _terrain->setStripes(stripes);
}

注意，每次触摸屏幕，地形上的条纹纹理都会随机生成一个新的条纹纹理，这方便于测试。此外，在Update方法里_background调用setTextureRect方法时，可以将offset乘以0.7，这样背景就会比地形滚动地慢一些。编译运行，可以看到一些线段，连接着山丘顶峰的点，如下图所示：

当看到山丘滚动，可以想象得到，这对于一个Tiny Wings游戏，并不能很好的工作。由于采用y轴随机值，有时候山丘太高，有时候山丘又太低，而且x轴也没有足够的差别。但是现在已经有了这些测试代码，是时候用更好的算法了。
3.更好的山丘算法。使用Sergey的算法来进行实现。打开Terrain.cpp文件，修改generateHills方法为如下：

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void Terrain::generateHills()
{
CCSize winSize = CCDirector::sharedDirector()->getWinSize();

    float minDX = 160;
    float minDY = 60;
    int rangeDX = 80;
    int rangeDY = 40;

float x = -minDX;
float y = winSize.height / 2;

    float dy, ny;
    float sign = 1; // +1 - going up, -1 - going  down
    float paddingTop = 20;
    float paddingBottom = 20;

    for (int i = 0; i < kMaxHillKeyPoints; ++i)
    {
        _hillKeyPoints[i] = ccp(x, y);
        if (i == 0)
        {
            x = 0;
            y = winSize.height / 2;
        }
        else
        {
            x += rand() % rangeDX + minDX;
            while (true)
            {
                dy = rand() % rangeDY + minDY;
                ny = y + dy * sign;
                if (ny < winSize.height - paddingTop && ny > paddingBottom)
                {
                    break;
                }
            }
            y = ny;
        }
        sign *= -1;
    }
}

这个算法执行的策略如下：

在范围160加上0-80之间的随机数进行递增x轴。
在范围60加上0-40之间的随机数进行递增y轴。
每次都反转y轴偏移量。
不要让y轴值过于接近顶部或底部（paddingTop, paddingBottom）。
开始于屏幕外的左侧，硬编码第二个点为（0, winSize.height/2），所以左侧屏幕外有一个山丘。

编译运行，现在可以看到一个更好的山丘算法，如下图所示：

4.一次只绘制部分。在更进一步之前，需要做出一项重大的性能优化。现在，绘制出了山丘的1000个顶峰点，即使每次都只有少数在屏幕上看得到。所以，可以根据屏幕区域来计算哪些顶峰点会被显示出来，然后只显示那些点，如下图所示：

打开Terrain.h文件，添加如下变量：

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int _fromKeyPointI;
int _toKeyPointI;

打开Terrain.cpp文件，在构造函数里面添加如下代码：

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_fromKeyPointI = 0;
_toKeyPointI = 0;

添加如下方法：

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void Terrain::resetHillVertices()
{
CCSize winSize = CCDirector::sharedDirector()->getWinSize();

static int prevFromKeyPointI = -1;
static int prevToKeyPointI = -1;

    // key points interval for drawing
    while (_hillKeyPoints[_fromKeyPointI + 1].x < _offsetX - winSize.width / 8 / this->getScale())
    {
        _fromKeyPointI++;
    }
    while (_hillKeyPoints[_toKeyPointI].x < _offsetX + winSize.width * 9 / 8 / this->getScale())
    {
        _toKeyPointI++;
    }
}

这里，遍历每一个顶峰点（从0开始），将它们的x轴值拿来做比较。无论当前对应到屏幕左边缘的偏移量设置为多少，只要将它减去winSize.width/8。如果顶峰点的x轴值小于结果值，那么就继续遍历，直到找到一个大于结果值的，这个顶峰点就是显示的起始点。对于toKeypoint也采用同样的过程。修改draw方法，代码如下：

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void Terrain::draw()
{
    CCNode::draw();
    for (int i = MAX(_fromKeyPointI, 1); i <= _toKeyPointI; ++i)
    {
        ccDrawColor4F(1.0, 0, 0, 1.0);
        ccDrawLine(_hillKeyPoints[i - 1], _hillKeyPoints[i]);
    }
}

现在，不是绘制所有点，而是只绘制当前可见的点，这些点是前面计算得到的。另外，也把线的颜色改成红色，这样更易于分辨。接着，在init方法里面，最后面添加如下代码：

this->resetHillVertices();

在setOffsetX方法里面，最后面添加如下代码：

this->resetHillVertices();

为了更容易看到，打开HelloWorldScene.cpp文件，在onEnter方法，最后面添加如下代码：

this->setScale(0.25);

编译运行，可以看到线段出现时才进行绘制，如下图所示：

5.制作平滑的斜坡。山丘是有斜坡的，而不是这样直上直下的直线。一个办法是使用余弦函数让山丘弯曲。回想一下，余弦曲线就如下图所示：

因此，它是从1开始，每隔PI长度，曲线下降到-1。但怎么利用这个函数来创建一个漂亮的曲线连接顶峰点呢？先只考虑两个点的情况，如下图所示：

首先，需要分段绘制线，因此，需要每10个点创建一个区段。同样的，想要一个完整的余弦曲线，因此，可以将PI除以区段的数量，得到每个点的角度。然后，让cos(0)对应p0的y轴值，而cos(PI)对应p1的y轴值。要做到这一点，将调用cos(angle)，乘以p1和p0之间距离的一半（图上的ampl）。由于cos(0)=1，而cos(PI)=-1，所以，ampl在p0，而-ampl在p1。将它加上中点坐标，就可以得到想要的y轴值。打开Terrain.h文件，添加区段长度定义，如下代码：

#define kHillSegmentWidth 10

然后，打开Terrain.cpp文件，在draw方法里面，ccDrawLine之后，添加如下代码：

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ccDrawColor4F(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
CCPoint p0 = _hillKeyPoints[i - 1];
CCPoint p1 = _hillKeyPoints[i];
int hSegments = floorf((p1.x - p0.x) / kHillSegmentWidth);
float dx = (p1.x - p0.x) / hSegments;
float da = M_PI / hSegments;
float ymid = (p0.y + p1.y) / 2;
float ampl = (p0.y - p1.y) / 2;

CCPoint pt0, pt1;
pt0 = p0;
for (int j = 0; j < hSegments + 1; ++j)
{
pt1.x = p0.x + j * dx;
pt1.y = ymid + ampl * cosf(da * j);

ccDrawLine(pt0, pt1);

pt0 = pt1;
}

打开HelloWorldScene.cpp文件，在onEnter方法，设置scale为1.0，如下代码：

this->setScale(1.0);

编译运行，现在可以看到一条曲线连接着山丘，如下图所示：

6.绘制山丘。用上一篇文章生成的条纹纹理来绘制山丘。计划是对山丘的每个区段，计算出两个三角形来渲染山丘，如下图所示：

还将设置每个点的纹理坐标。对于x坐标，简单地除以纹理的宽度（因为纹理重复）。对于y坐标，将山丘的底部映射为0，顶部映射为1，沿着条带的方向分发纹理高度。打开Terrain.h文件，添加如下代码：

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#define kMaxHillVertices 4000
#define kMaxBorderVertices 800

添加类变量，代码如下：

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int _nHillVertices;
cocos2d::CCPoint _hillVertices[kMaxHillVertices];
cocos2d::CCPoint _hillTexCoords[kMaxHillVertices];
int _nBorderVertices;
cocos2d::CCPoint _borderVertices[kMaxBorderVertices];

打开Terrain.cpp文件，在resetHillVertices方法里面，最后面添加如下代码：

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if (prevFromKeyPointI != _fromKeyPointI || prevToKeyPointI != _toKeyPointI)
{
    // vertices for visible area
    _nHillVertices = 0;
    _nBorderVertices = 0;
    CCPoint p0, p1, pt0, pt1;
    p0 = _hillKeyPoints[_fromKeyPointI];
    for (int i = _fromKeyPointI + 1; i < _toKeyPointI + 1; ++i)
    {
        p1 = _hillKeyPoints[i];

        // triangle strip between p0 and p1
        int hSegments = floorf((p1.x - p0.x) / kHillSegmentWidth);
        float dx = (p1.x - p0.x) / hSegments;
        float da = M_PI / hSegments;
        float ymid = (p0.y + p1.y) / 2;
        float ampl = (p0.y - p1.y) / 2;
        pt0 = p0;
        _borderVertices[_nBorderVertices++] = pt0;
        for (int j = 1; j < hSegments + 1; ++j)
        {
            pt1.x = p0.x + j * dx;
            pt1.y = ymid + ampl * cosf(da * j);
            _borderVertices[_nBorderVertices++] = pt1;

            _hillVertices[_nHillVertices] = ccp(pt0.x, 0);
            _hillTexCoords[_nHillVertices++] = ccp(pt0.x / 512, 1.0f);
            _hillVertices[_nHillVertices] = ccp(pt1.x, 0);
            _hillTexCoords[_nHillVertices++] = ccp(pt1.x / 512, 1.0f);

            _hillVertices[_nHillVertices] = ccp(pt0.x, pt0.y);
            _hillTexCoords[_nHillVertices++] = ccp(pt0.x / 512, 0);
            _hillVertices[_nHillVertices] = ccp(pt1.x, pt1.y);
            _hillTexCoords[_nHillVertices++] = ccp(pt1.x / 512, 0);

pt0 = pt1;
}

p0 = p1;
}

prevFromKeyPointI = _fromKeyPointI;
prevToKeyPointI = _toKeyPointI;
}

这里的大部分代码，跟上面的使用余弦绘制山丘曲线一样。新的部分，是将山丘每个区段的顶点用来填充数组，每个条纹需要4个顶点和4个纹理坐标。在draw方法里面，最上面添加如下代码：

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CC_NODE_DRAW_SETUP();

ccGLBindTexture2D(_stripes->getTexture()->getName());
ccGLEnableVertexAttribs(kCCVertexAttribFlag_Position | kCCVertexAttribFlag_TexCoords);

ccDrawColor4F(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
glVertexAttribPointer(kCCVertexAttrib_Position, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, _hillVertices);
glVertexAttribPointer(kCCVertexAttrib_TexCoords, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, _hillTexCoords);

glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, (GLsizei)_nHillVertices);

这里绑定条纹纹理作为渲染纹理来使用，传入之前计算好的顶点数组和纹理坐标数组，然后以GL_TRIANGLE_STRIP来绘制这些数组。此外，注释掉绘制山丘直线和曲线的代码。在init方法里面，调用generateHills方法之前，添加如下代码：

this->setShaderProgram(CCShaderCache::sharedShaderCache()->programForKey(kCCShader_PositionTexture));

打开HelloWorldScene.cpp文件，在spriteWithColor1方法里面，注释// Layer 4: Noise里，更改混合方式，代码如下：

ccBlendFunc blendFunc = {GL_DST_COLOR, CC_BLEND_DST};

编译运行，可以看到不错的山丘了，如下图所示：

7.还不完善？仔细看山丘，可能会注意到一些不完善的地方，如下图所示：

增加水平区段数量，可以提高一些质量。打开Terrain.h文件，修改kHillSegmentWidth为如下：

#define kHillSegmentWidth 5

通过减少每个区段的宽度，强制代码生成更多的区段来填充空间。编译运行，可以看到山丘看起来更好了。当然，代价是处理时间。效果如下图所示：

在第二部分，将会实现海豹飞翔。
参考资料：
1.How To Create A Game Like Tiny Wings with Cocos2D 2.X Part 1