沈晨+謝璨

摘要：該文介紹了一款基于Cocos2d-x引擎的跑酷類手游的開發(fā)全過程。首先對(duì)Cocos2d-x技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以及三層架構(gòu)模式進(jìn)行簡要介紹，然后結(jié)合軟件工程的思想，對(duì)游戲的需求分析進(jìn)行了詳細(xì)描述，接著給出了游戲的總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括游戲體系結(jié)構(gòu)、功能模塊、類設(shè)計(jì)等。最后介紹了游戲中幾個(gè)關(guān)鍵功能的具體實(shí)現(xiàn)，并且給出了部分游戲界面展示，同時(shí)對(duì)游戲進(jìn)行了系統(tǒng)的測試，各測試項(xiàng)均顯示正常。

關(guān)鍵詞：Cocos2d-x；游戲引擎；跨平臺(tái)；跑酷

中圖分類號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）29-0046-02

伴隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的深入，智能手機(jī)、平板電腦、智能手表等移動(dòng)智能設(shè)備在近幾年的爆發(fā)性地飛速發(fā)展，移動(dòng)終端手游市場成為了最受人們關(guān)注的市場之一。而在手游的開發(fā)過程中，開發(fā)者不得不面對(duì)一個(gè)移動(dòng)設(shè)備多平臺(tái)的現(xiàn)狀，使用不同語言在不同的平臺(tái)上做開發(fā)和維護(hù)，必將使得開發(fā)成本不斷增加。因此，一個(gè)支持跨平臺(tái)的游戲引擎在廣大開發(fā)者和眾多游戲企業(yè)中必將備受歡迎。而Cocos2d-x[1]引擎擁有強(qiáng)大跨平臺(tái)能力，并繼承Cocos2d系列引擎的一貫特點(diǎn)：靈活、高效、操作簡單，并且功能非常強(qiáng)大。Cocos2d-x只需要編寫一次代碼，就可以無縫的部署到包括IOS、Android、Windows、OS X在內(nèi)的大量主流系統(tǒng)平臺(tái)上[2]。在當(dāng)今終端移動(dòng)多樣化的時(shí)代，把游戲部署到多種平臺(tái)是游戲開發(fā)的大趨勢(shì)，Cocos2d-x的跨平臺(tái)能力無疑幫助開發(fā)者節(jié)約了大量的時(shí)間和資本。本文利用Cocos2d-x引擎設(shè)計(jì)開發(fā)出了一款可支持多個(gè)移動(dòng)端的跑酷類游戲—《奔跑吧馬里奧》，在各項(xiàng)功能以及性能測試中，均顯示良好。

1 Cocos2d-x技術(shù)簡要分析

游戲引擎一般理解為已編寫好的游戲框架或者圖像應(yīng)用程序的核心組件。引擎為游戲開發(fā)者提供開發(fā)游戲所需的各種框架組件，其目的是為了讓游戲設(shè)計(jì)者能容易并且迅速的做出游戲而不用從零開始。Cocos2d-x使用C++開發(fā)，基于MIT開源協(xié)議及OpenGL ES，支持Lua、Javascript 腳本語言和C++語言，支持插件和二次開發(fā)。Cocos2d-x引擎架構(gòu)分三個(gè)層次：最底層為操作系統(tǒng)層，該層包括引擎所支持的所有移動(dòng)操作系統(tǒng)，如IOS、Android、Windows Phone、OSX、Windows、Ubuntu等等；中間層為引擎層，包括圖像模塊、聲音模塊、物理引擎模塊、腳本模塊；最上層為應(yīng)用游戲?qū)?，包括了開發(fā)者所構(gòu)建的整體游戲[3][4]。

2 游戲需求分析

《奔跑吧馬里奧》（RunningMario）是一個(gè)受90年代風(fēng)靡一時(shí)的霸王機(jī)上的經(jīng)典小游戲《超級(jí)馬里奧》及前兩年火爆全中國的跑酷類手游《天天酷跑》這兩款游戲啟發(fā)而產(chǎn)生的游戲作品。因而游戲作品以馬里奧世界的各種角色、敵人、道具等等主題元素為基礎(chǔ)，以跑酷類游戲的快速、刺激、挑戰(zhàn)性、易上手、難精通等等游戲理念為核心。游戲總體功能需求如圖1所示。

1） 開始界面

l 游戲設(shè)置：點(diǎn)擊設(shè)置按鈕可以設(shè)置背景音樂和音效的開關(guān)；

l 游戲相關(guān)：點(diǎn)擊游戲相關(guān)按鈕可以查看游戲版本，開發(fā)者等的信息；

l 挑戰(zhàn)教程：點(diǎn)擊開始挑戰(zhàn)按鈕，第一次進(jìn)行挑戰(zhàn)時(shí)會(huì)顯示游戲教程；

l 每日簽到：點(diǎn)擊每日簽到按鈕，可進(jìn)行每日簽到，獲得金幣。

2） 選擇關(guān)卡模塊

l 動(dòng)態(tài)背景：界面背景由上向下循環(huán)滾動(dòng)；

l 特效動(dòng)畫：選擇關(guān)卡后，馬里奧動(dòng)畫跳落到關(guān)卡標(biāo)志上；

l 滑動(dòng)選擇關(guān)卡：向左滑動(dòng)選擇關(guān)卡。

3） 游戲界面

l 暫停、繼續(xù)、重新游戲：在游戲過程中，可點(diǎn)擊暫停菜單按鈕，暫停菜單里面可以點(diǎn)擊繼續(xù)游戲、重新游戲、主菜單；

l 查看任務(wù)欄、能量條進(jìn)度：通過查看左上角的任務(wù)欄可知道地圖完成進(jìn)度，通過查看能量條進(jìn)度可知道主角特殊技能是否激活；

l 地圖顯示：當(dāng)玩家進(jìn)入選中的關(guān)卡后，自動(dòng)加載相應(yīng)地圖；

l 道具顯示：隨機(jī)產(chǎn)生道具放在地圖隨機(jī)位置；

l 闖關(guān)結(jié)算：當(dāng)玩家闖關(guān)成功或者失敗，都會(huì)有金幣的結(jié)算，可查看排行榜；

l 玩家控制角色：玩家可以點(diǎn)擊跳和攻擊按鍵控制角色進(jìn)行跳、二段跳、攻擊；

l 角色釋放技能：在能量條滿的前提下，激活角色特殊技能，點(diǎn)相應(yīng)技能按鈕釋放技能；

l 敵人攻擊：在地圖隨機(jī)位置產(chǎn)生的敵人進(jìn)行攻擊動(dòng)作。

3 游戲設(shè)計(jì)

3.1 游戲總體設(shè)計(jì)

游戲RunningMario的體系結(jié)構(gòu)主要包括：游戲業(yè)務(wù)部分，數(shù)據(jù)持久化部分[5]。

游戲業(yè)務(wù)部分細(xì)分為四個(gè)層次：

1） 游戲場景層：由開始場景、選擇關(guān)卡場景、游戲場景三大場景組成，該層封裝了地圖創(chuàng)建、主角創(chuàng)建、敵人創(chuàng)建，GUI創(chuàng)建，動(dòng)畫創(chuàng)建等邏輯；

2） 游戲精靈層：包括主角精靈，敵人基類精靈，各敵人精靈，每一個(gè)精靈都封裝了自身的邏輯，如主角精靈的跳動(dòng)、技能釋放等，各敵人攻擊、被攻擊等邏輯；

3） 游戲公共層：包含整個(gè)游戲的配置文件，整個(gè)游戲的公共函數(shù)，如特效場景切換、生成素材文件存儲(chǔ)地址和動(dòng)態(tài)匹配生成動(dòng)畫等邏輯[6]；

4） 游戲系統(tǒng)層：主要用于游戲業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)持久化邏輯之間交互完成玩家數(shù)據(jù)存儲(chǔ)邏輯和游戲管理器管理整個(gè)游戲。

數(shù)據(jù)持久化部分，通過獲取從游戲業(yè)務(wù)邏輯傳遞過來的玩家數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)操作。

3.2 游戲詳細(xì)設(shè)計(jì)

游戲RunningMario主體的類設(shè)計(jì)有公共類、場景類、主角類、敵人類、游戲管理類、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類這六大類[7]，各個(gè)類的作用為：1）公共類：定義了整個(gè)游戲的公共配置文件及公共工具方法。2）場景類：定義了游戲包含的開始、選擇關(guān)卡和主游戲三大場景，其之下由多個(gè)層類組成，各個(gè)層類又定義了游戲各式各樣的GUI、地圖等的生成屬性和方法，如：簽到板、控制角色的按鍵、闖關(guān)結(jié)算板等。3）主角類：定義了馬里奧的存活狀態(tài)、各種動(dòng)作和釋放技能等屬性和方法。4）敵人類：定義了烏龜、蘑菇層、刺猬、飛彈四大敵人類及其攻擊動(dòng)作等屬性和方法。5）游戲管理類：定義了玩家的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)查詢等等的屬性和方法。6）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類：定義了游戲管理類中的玩家數(shù)據(jù)的增、刪、改、查的基本操作方法[8]。endprint

4 游戲?qū)崿F(xiàn)

由于Cocos2d-x支持跨平臺(tái)，單個(gè)平臺(tái)上的工程開發(fā)完成后，可通過跨平臺(tái)環(huán)境移植游戲到Cocos2d-x所支持的不同平臺(tái)上運(yùn)行。開發(fā)過程中我們選擇了Win32工程作為開發(fā)基礎(chǔ)工程，待Win32工程完成后，進(jìn)行跨平臺(tái)移植游戲到Android平臺(tái)上運(yùn)行。需要用到的開發(fā)工具包括：Visual Studio 2015、Cocos3.7、Python2.7，跨平臺(tái)移植開發(fā)工具包括：JDK1.7、Eclipse、ADT17、NDK17、AndroidSDK。

在本游戲開發(fā)過程中使用了Action動(dòng)畫和幀動(dòng)畫，而Cocos2d-x引擎提供了這兩種動(dòng)畫的創(chuàng)建方式。其中Action動(dòng)畫的實(shí)現(xiàn)方式可以簡單描述為：為場景、層、精靈等基本元素添加一個(gè)動(dòng)作，而由元素來操作這個(gè)動(dòng)作完成Action動(dòng)畫。元素操作動(dòng)作時(shí)，可以構(gòu)造一個(gè)動(dòng)作序列（Sequence），把幾個(gè)動(dòng)作組合起來放入序列中，統(tǒng)一由元素操作動(dòng)畫播放。而幀動(dòng)畫在很多游戲引擎中都有應(yīng)用。幀動(dòng)畫就是每一幀由一張圖片組成，當(dāng)播放每一幀時(shí)形成一個(gè)完整的動(dòng)畫。在本游戲中，馬里奧跳、飛、登場等動(dòng)畫和敵人攻擊和死亡等動(dòng)畫都是由幀動(dòng)畫來完成的。

在本游戲設(shè)計(jì)過程中，游戲地圖的滾動(dòng)與角色、角色間的碰撞檢測是最大的難點(diǎn)，并對(duì)設(shè)計(jì)的成敗起決定性作用。本游戲地圖的創(chuàng)建方式使用了Cocos2d-x支持的開源地圖TileMap（瓦片地圖），重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)多段地圖的連續(xù)滾動(dòng)。地圖滾動(dòng)的實(shí)現(xiàn)思想如下：首先創(chuàng)建兩段地圖，前段已經(jīng)截入畫面，另一段準(zhǔn)備載入畫面。其次根據(jù)當(dāng)前屏幕中第一段地圖的X坐標(biāo)小于0為判斷條件構(gòu)造循環(huán)結(jié)構(gòu)來處理更新地圖。然后再次通過Schedule時(shí)間調(diào)度器去每幀調(diào)用第二步中的方法更新地圖。最后，移除被更新的地圖。

對(duì)于碰撞檢測，Cocos2d-x內(nèi)置的物理引擎攜帶了強(qiáng)大的物理檢測功能，其中也包含了碰撞檢測功能，本游戲采用了物理引擎中的碰撞盒子來進(jìn)行馬里奧與敵人間的碰撞檢測，具體過程為：首先給每個(gè)創(chuàng)建的角色綁定上一個(gè)碰撞盒子。其次，取消碰撞盒子在碰撞時(shí)產(chǎn)生力的效果。最后當(dāng)角色移動(dòng)時(shí)，碰撞盒子也在移動(dòng)，當(dāng)盒子間產(chǎn)生交點(diǎn)，即說明角色間發(fā)生碰撞。

5 游戲測試

游戲RunningMario的測試方法采用黑盒測試[9]，基本測試環(huán)境為Windows和Android平臺(tái)，主要測試的項(xiàng)目為功能測試、性能測試。首先，進(jìn)入開始界面進(jìn)行每日簽到等相關(guān)操作；其次，進(jìn)入選擇關(guān)卡界面選擇關(guān)卡；再次，進(jìn)入游戲界面闖關(guān)；最后，查看闖關(guān)結(jié)算和退出游戲。在各項(xiàng)功能測試及性能測試中，各項(xiàng)指標(biāo)均顯示正常，整個(gè)游戲過程運(yùn)行良好。游戲部分界面如圖2所示。

6 總結(jié)

本文給出使用C++語言，通過Windows系統(tǒng)上的Visual Studio工具，開發(fā)一款基于Cocos2d-x引擎的跑酷類手游的全過程。首先對(duì)Cocos2d-x技術(shù)做了簡要分析，然后結(jié)合軟件工程的思想，對(duì)所開發(fā)游戲做了需求分析。接著對(duì)游戲做了總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。最后在游戲的開發(fā)實(shí)現(xiàn)階段，介紹了關(guān)鍵功能是如何實(shí)現(xiàn)的，并且給出了部分游戲界面展示，同時(shí)對(duì)游戲進(jìn)行了系統(tǒng)的測試，各測試項(xiàng)均顯示正常。

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