电子科技大学
硕士学位论文
一个基于手机平台的高速2D游戏引擎的设计与实现
姓名：杨祥吉
申请学位级别：硕士
专业：计算机应用技术
指导教师：章毅
20060516
第二章手机游戏开发基本知识
第二章手机游戏开发基本知识
手机游戏一般说来，由于受到手机设备的限制，在运算速度，内存，存储空间上有极其严格的限制。这些限制使得手机游戏有了许多不同于ＰＣ游戏设计的地方。本章主要介绍手机游戏开发需要的基本的图形知识及概念。
２．１基本图像元素
图形模块（Ｇｒａｐｈｉｃｓ）：负责图形的显示。至少要具备在屏幕缓冲区上的任意（ｘ，”点显示任意大小的矩形图像的功能。由于游戏中的人物，场景和道具并非都是矩形，所以图形模块在显示图像时还应该能指定透明色。所谓的透明色，是指在图形中指定某种颜色是透明的，图形模块将图像拷贝到屏幕缓冲区时，忽略透明色，只把非透明色的点从图像拷贝到缓冲区上，如图２－１所示。更高级的图形模块还可能支持Ａｌｐｈａ通道，画直线，画圆，旋转，缩放等功能。由于游戏在更新屏幕时不是一次操作就完成，往往是要很多操作，先画背景，再画前景，如果把游戏中的图形直接显示在屏幕上，人眼将能观察到屏幕的刷新过程，其效果就是整个屏幕都在闪烁。为了消除这种现象，游戏都采用了缓冲技术。游戏引擎先把图画在虚拟屏幕缓冲区里，等所有绘图操作完成，再把虚拟屏幕缓冲区的内容拷贝到物理屏幕缓冲区，这样就不会有闪烁的现象。对于Ｊ２ＭＥ的游戏，由于系统已经做了缓冲，往ｐａｉｎｔ０的Ｇｒａｐｈｉｃｓ里画图的时候实际上是画在虚拟屏幕缓冲区里，只有在ｐａｉｎｔ０返回后，系统才把虚拟屏幕缓冲区的内容拷贝到物理屏幕缓冲区，所以游戏中就不需要用这种缓冲了。
幽２－１绘制前景与背景
背景模块（Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）：如果游戏中的背景很小，用一张图表示就可以了。但对于很多２Ｄ的游戏，背景往往很大，用一张图表示，会占用很到的数据空间和内存空间，对于手机这样的设备来说是很不现实的。所以，一般这种２Ｄ游戏
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的背景是用ＴｉｌｅｄＢａｃｋｇｒｏｕｎｄ．其原理是把整个背景分割成一个个固定大小的方
块ⅢＩｃ），通常是８ｘ８和１６ｘ１６。把互不相同的Ｔｉｌｅ放在一个图（ＴｉｌｅＩｍａｇｅ）ｒ－申，然
后再用这些Ｔｉｌｅ拼成背景（图２．２）。这些Ｔｉｌｅ在背景中的分布用一个二维数组
表示。背景可以是多层的。除了有可见的图形层外，还可以有不可见的物理层，
用于表示地图中每个位置的物理属性。它往往也足用Ｔｉｌｅ表示，大小跟图形的
Ｔｉｌｅ一致。为了充分利用ＴｉｌｅＩｍａｇｅ，Ｔｉｌｅ可以水平和左右翻转。如图２．３所示。
图２－２拼背景的ＴｉｌｅＩｍａｇｅ
用Ｔｉｌｃｌｍａｇｃ拼出来的背景
幽２－３ＴｉｌｅｄＢａｃｋｇｒｏｕｎｄ
匠
jjb比赛
https://www.doczj.com/doc/0917593589.html,/
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背景的物理层，红色表示与屏幕平行的墙，绿色表示路面和与屏幕垂直的
墙。
图２．４物理层数据
２．２动画模块（Ａｎｉｍａｔｉｏｎ）：
一个动画由一个或多个Ａｃｔｉｏｎ组成。Ａｃｔｉｏｎ表示动作。例如，对于一种怪物，可能有等待，走路，攻击，受伤，死亡这几个动作。每个Ａｃｔｉｏｎ又是由一个Ｆｒａｍｅ序列组成。例如，一个人物的攻击动作可能是由三个Ｆｒａｍｅｓ组成：
图２－５一个攻击动作的Ｆｒａｍｅ序列
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对于对内存和数据容量宽裕的游戏，每个Ｆｒａｍｅ往往就一个幅图。而对于内存和数据容量不宽裕的游戏，每个Ｆｒａｍｅ可能又是由几个小图组成，类似ＴｉｌｅｄＢａｃｋｇｒｏｕｎｄ。
每个Ｆｒａｍｅ可以有ＣｏｌｌｉｓｉｏｎＢｏｘ和ＡｔｔａｃｋＢｏｘ。它们是用来检测对象跟场景或对象跟对象之间的碰撞。
图２：６Ｆｒａｍｅ的ＣｏｌｌｉｓｉｏｎＢｏｘ和ＡｔｔａｃｋＢｏｘ
动画除了可以用在游戏场景中表示人物，特效和道具，也可以用作动态背景或菜单中的活动背景和字体。
对象模块（Ｏｂｊｅｃｔ）：对象是游戏中具有ＡＩ的实体。它通常可以看作是Ａｎｉｍａｔｉｏｎ的实例。每个对象对应于游戏中一个特定的实体：对象通常具有以下属性：
类型（Ｔｙｐｅ）：表示对象的类型。同种对象有相同的Ａｎｉｍａｔｉｏｎ和ＡＩ
位置（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）：对象在地图中的坐标（ｘ，ｙ）
速度（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）：对象的速度（ｖｘ，ｖｙ）
当前动作（ＣｕｒｒｅｎｔＡｃｔｉｏｎ）：当前用的是Ａｎｉｍａｔｉｏｎ中的哪个动作
当前帧ｆｃｕＨｅｎｔＦｒａｍｅ）：当前播放的是ＣｕｒｒｅｎｔＡｃｔｉｏｎ中哪一Ｉ随
状态：对象Ａｌ的当前状态。如果ＡＩ的状态与Ａｎｉｍａｔｉｏｎ的Ａｃｔｉｏｎｓ一致，该属性也可以被当前动作（ＣｕｒｒｅｎｔＡｃｔｉｏｎ）代替
对于具体的对象还有更多的属性。
Ａｌ模块（ＡＩ）：对象的Ａ１其实就是一个状态机。它根据当前状态和周围的环境或玩家的输入而改变自己的状态，并同时改变动画的ＣｕｒｒｅｎｔＡｃｔｉｏｎ和对象的位置，速度等。
输入模块（ｉｎｐｕｔ）：用来接收用户的输入。移动没备通常有按键和触摸屏两种
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２．３地图显示：＂ｆｉｌｅｄＢａｃｋＧｏｕｎｄ
游戏引擎作为游戏制作的基础是保证游戏质量的最重要部分，目前主要包括两方面：背景绘制和动画播放。
游戏场景中的背景要展现出一副巨大的图像，它是游戏设计者表现游戏环境和氛围的重要手段。无论对于ＰＣ游戏还是其他平台的游戏，巨大的背景都会带来容量问题，而容量对于手机游戏更是十分宝贵的。
为了使用尽量少的图绘制出尽量多的背景，背景图像由无数的等大小的图形组成，这些图形通常使用正方形。而这些图形的种类是有限的，只是每一个都可能被使用了很多次。就好像墙上的瓷砖一样，可以通过有限的种类拼出无限的组合。那么组成背景的图形就被称为Ｔｉｌｅ，而使用Ｔｉｌｅ拼成的背景就被称为ＴｉｌｅｄＢａｃｋｇｒｏｕｎｄ。
圈２－８使用Ｔｉｌｅ拼出游戏场景
最后，我们把拼接一副背景所用的所有Ｔｉｌｅ保存在一张图像中，就构成了我们在游戏中使用的图像资源，我们通常称之为Ｔｉｌｅｓｅｔ。并且，我们会把Ｔｉｌｅｓｅｔ中的每一个Ｔｉｌｅ进行编号，顺序是从左到右，从上到下，如下所示。
Ｏｌ２３４
５６７８９
１０¨１２１３１４
１５１６１７１８１９
通过编号，我们可以把组成巨大背景的每一个Ｔｉｌｅ用该Ｔｉｌｅ在Ｔｉｌｅｓｅｔ中的索弓
４５７１８８４５７１８８４５７１８８９Ｏｌ１１１３９Ｏ１１ｌ１３９０ｌｌｌ１３
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小部分发生了改变。所以我们可以创建一个背景图像缓冲（ｂｕｆｆｅｒ），保存当前屏幕的背景图像，减少每帧得画图次数，可以大大提高速度。
当我们创建的图像缓冲和黄色区域大小相同时，如果背景涉及的Ｔｉｌｅ没有变化，我们只需将缓冲图像画到屏幕的适当位置上。如果背景涉及的Ｔｉｌｅ发生了变化，如变为绿色区域，我们只需更新变化的部分Ｔｉｌｅ到背景缓冲，再将缓冲画到屏幕上即可。
图２．１０缓冲绘制法
为了保留缓冲图像中已有部分，我们采用滚动更新的方法。假设，当屏幕向右下移动时，缓冲中最上和最左的Ｔｉｌｅ已无用（即Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ区），我们便将新的最下的Ｔｉｌｅ保存在最上（Ｉ、ＩＩ区），将新的最右的Ｔｉｌｅ保存在最左（Ｉ、ＩＩＩ区），得到新的缓冲图像。最后，我们将新的背景缓冲分４区，按照实际位置画到屏幕上即可，对应关系如图２．１１。
当然，按照屏幕在背景中的位置，我们的缓冲分区会出现四种情况。
分１个区，刚好背景没有被缓冲切开
分２个区，背景只在Ｘ轴方向被缓冲切开
分２个区，背景只在Ｙ轴方向被缓冲切开
分４个区，背景在ｘ、Ｙ轴方向都被缓冲切开（如例子）