《XNA高级编程:Xbox 360和Windows》3-8


3.8 Breakout游戏


     前面介绍了很多辅助类,现在是时候使用它们了。这里我将跳过游戏的构思阶段,Breakout游戏只有单人模式,对手则是砖块,所以可以把它说成是Pong游戏缩略版本。最初Breakout游戏是由Nolan BushnellSteve Wozniak发明的,并在1976年由Atari公司发行。在这个早期版本中,它仅仅是个黑白游戏,就像Pong游戏一样。但为了让它更有意思,给显示器蒙了一层透明条纹来给砖块上色(如图3-13所示)。
图3-13

3-13

     您也将做一个这样的游戏,并使用一些Pong的游戏组件以及前面介绍的辅助类。BreakoutPong游戏更加复杂,它可以设置很多级别,而且有很大的改进空间。例如,Arkanoid就是Breakout游戏的克隆版本,并且在20世纪8090年代有一大批的游戏都是基于这个创意,它们添加了武器系统、更好的图形特效,以及通过变换砖块的摆放位置来设置不同的级别。

     从图3-14中可以看到,BreakoutGame类的结构很像上一章的Pong类,同时使用SpriteHelper类取代上一章的sprite操作方式,其它一些内部方法和调用也换成了对应的辅助类。例如,StartLevel方法根据当前level值产生新的随机level值,这里就使用了RandomHelper类产生这些随机值。

3-14

     注意,这个类中还包含了一些测试方法,在下一章中将对它们和辅助类做一些改进,下一章主要介绍了BaseGameTestGame类,它们使对游戏类的处理,尤其是单元测试变得更加简单,而且更有条理。

     3-15展示了接下来要做的Breakout游戏的总体样子,它非常有趣,肯定会比Pong游戏更能让人多玩几次,因为Pong游戏只有两个人玩的时候才比较有意思。Breakout游戏使用了Pong游戏项目中的背景素材和两个声音文件,另外还为球板(paddle)、球和砖块使用了一个新的素材BreakoutGame.png,添加过关(BreakoutVictory.wav)和打碎砖块(BreakoutBlockKill.wav)声效。
图3-15

3-15

Breakout中的单元测试


     在开始复制/粘贴上一章项目的代码、使用新的辅助类以及绘制新的游戏元素之前,您应该仔细考虑一下整个游戏以及可能遇到的问题。当然,您可以不用这么做,而直接开始实现游戏,但后面可能会遇到很难解决的问题,比如碰撞检测,它也是这个游戏最难的部分。单元测试可以帮助您,可以很容易地检查游戏的基本功能,帮助您组织代码,只编写真正需要的东西。就如以前一样,先从游戏最直观的部分开始,并测试它,然后添加更多的单元测试直到所有部分都完成,最后把所有部分组合起来并测试最终的游戏。

     下面是Breakout游戏中使用的单元测试的简单介绍,更详细的内容可以查看本章的源代码。此时还没有TestGame类,所以您还得像上一章那样来进行单元测试,或者作为更好的选择,查看下一章中的相关内容来做静态单元测试。此处只有三个单元测试,但它们会被反反复复地使用和修改。
  • TestSounds:测试项目新增的几个声音特效,按下空格键、Alt键、Control键和Shift键来播放不同的声音。我还在播放下一个声音之前添加了一个小小的停顿,这样更容易听清楚。这个测试用来检查为这个游戏新建的XACT项目。
  • TestGameSprites这个测试最初是用来测试SpriteHelper类的,不过后来所有代码都被移到了游戏类的Draw方法中。它还用来初始化游戏中的砖块,这部分代码被移到了构造函数中。这个测试告诉您的重点并不是去写一个复杂的测试,因为该测试本身只有4行代码,重点是利用测试让您编写游戏的生活更加简单。需要的时候您可以从这些单元测试中复制一些有用的代码来用。静态单元测试没有必要像动态单元测试那样完美,因为您只在构建和测试游戏的时候使用它们。当游戏能运行之后,您将不再需要这些静态单元测试,除非后面还需要它们随时对游戏进行测试。
  • TestBallCollisions就像上一章一样碰撞检测是最有用的单元测试。此处要检测球接触屏幕边缘和球板时是否真的会发生碰撞,这部分只要使用上一章的代码并做些较小的改动就行了。然后就是更加复杂的砖块碰撞检测代码,这个稍后将详细介绍。另外,您还可以想出很多其他的方法来检测碰撞,如果愿意的话还可以对游戏进行一些改进。例如,可以试着把球发射到砖块墙的后面,看看它能否把所有的砖块都打碎。

Breakout的级别

     因为Breakout要使用的很多东西在Pong游戏里都是现成的,所以可以跳过那些相似的或者完全相同的实现代码,您要关注的是Breakout游戏里的那些新的变量:

/// <summary>
/// How many block columns and rows are displayed?
/// </summary>
const int NumOfColumns = 14,NumOfRows = 12;

/// <summary>
/// Current paddle positions, 0 means left, 1 means right.
/// </summary>
float paddlePosition = 0.5f;

/// <summary>
/// Level we are in and the current score.
/// </summary>
int level = 0, score = -1;

/// <summary>
/// All blocks of the current play field. If they are
/// all cleared, we advance to the next level.
/// </summary>
bool[,] blocks = new bool[NumOfColumns, NumOfRows];

/// <summary>
/// Block positions for each block we have, initialized in Initialize().
/// </summary>
Vector2[,] blockPositions = new Vector2[NumOfColumns, NumOfRows];

/// <summary>
/// Bounding boxes for each of the blocks, also precalculated and checked
/// each frame if the ball collides with one of the blocks.
/// </summary>
BoundingBox[,] blockBoxes = new BoundingBox[NumOfColumns, NumOfRows];

     首先定义砖块的最大列数和行数,以决定砖块数量的最大值,在第一级的时候不会填满砖块,只使用砖块最大数量的10%。球板位置的计算也比Pong游戏中的简单一些,因为这里只有一个玩家。还要保存当前游戏的级别以及得分,这些在Pong游戏中是没有的。在Pong游戏中每个玩家只有三条命,当三条命都没了游戏就结束了。而在Breakout中,玩家从第一级开始,可以不断地向上升级,直到输了球为止。这里分数不会非常高,也不用处理任何游戏字体,所以级数和分数就直接在窗口的标题栏上进行更新。

     接下来定义砖块,最重要的一个数组就是blocks,它会告诉您当前使用哪个砖块。Blocks在每一级开始之前初始化,而blockPositionsblockBoxes只在游戏类的构造函数中初始化一次,其中blockPositions用来计算渲染砖块的中心位置,blockBoxes用来确定砖块的碰撞检测的边界盒(bounding box)。要注意的是,这些数据都没有使用屏幕坐标系统,所有的位置数据在0-1范围内,0代表左边或者顶部,1代表右边或者底部。这种方式可以使游戏独立于分辨率,而且使渲染碰撞检测更加容易。

     级别是在StartLevel方法中产生的,这个方法在游戏开始以及升级的时候被调用:

void StartLevel()
{
    
// Randomize levels, but make it more harder each level
    for (int y = 0; y < NumOfRows; y++)
        
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
            blocks[x, y] 
= RandomHelper.GetRandomInt(10< level+1;
    
// Use the lower blocks only for later levels
    if (level < 6)
        
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
            blocks[x, NumOfRows 
- 1= false;
    
if (level < 4)
        
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
            blocks[x, NumOfRows 
- 2= false;
    
if (level < 2)
        
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
            blocks[x, NumOfRows 
- 3= false;
    
// Halt game
    ballSpeedVector = Vector2.Zero;
    
// Wait until user presses space or A to start a level.
    pressSpaceToStart = true;
    
// Update title
    Window.Title =
        
"XnaBreakout - Level " + (level+1+ " - Score " + Math.Max(0, score);
// StartLevel

     在第一个for循环里,根据当前级别重新设置砖块数组的值。在第1级中,level等于0,只使用10%的砖块。RandomHelper.GetRandomInt(10)方法返回值在0-9范围内,小于1的概率只有10%。在第2级,这个概率就上升到20%,当到达第10级或者更高,那就是100% 了。实际上游戏没有上限,只要想玩就可以一直玩下去。

     然后清除底下三行的砖块,这样游戏开始的几级就会容易一些。在第三级的时候,会移除2行,在第5级的时候就只移除1行,到了7级以后所有的行都显示出来。

     Pong游戏不同的是,在新游戏开始的时候球并不马上运动,球停留在球板上,直到用户按下空格键或者A键才开始运动。然后球朝着一个随机方向离开球板,在砖块、屏幕边缘以及球板之间来回运动,当所有的砖块都被打碎了玩家就赢了,或者玩家没有接到球而输了。

     最后,更新窗口的标题栏来显示到目前为止玩家的级数和得分。在这个简单的版本中,玩家每打碎一个砖块只得到1分,达到100分就非常棒了。但就如我之前所说的,游戏没有限制,尽量取得更高的分数来体验游戏的快乐。

游戏循环


     Pong游戏中的循环非常简单,包含了大部分的用户输入以及碰撞检测代码。Breakout的循环就稍微复杂一些,因为这里要处理球的两种不同状态。一种状态是球静止在球板上,等待用户按下空格键来开始游戏;另一种状态是游戏开始之后,此时要检测球与屏幕边缘、球板和砖块之间的碰撞。

     Update方法中的大部分结构都和上一章的很像,处理第二个玩家的代码被去掉了,同时也增加了一些新的代码:

// Game not started yet? Then put ball on paddle.
if (pressSpaceToStart)
{
    ballPosition 
= new Vector2(paddlePosition, 0.95f - 0.035f);
    
// Handle space
    if (keyboard.IsKeyDown(Keys.Space) ||
        gamePad.Buttons.A 
== ButtonState.Pressed)
    {
        StartNewBall();
    } 
// if
// if
else
{
    
// Check collisions
    CheckBallCollisions(moveFactorPerSecond);
    
// Update ball position and bounce off the borders
    ballPosition += ballSpeedVector *
        moveFactorPerSecond 
* BallSpeedMultiplicator;
    
// Ball lost?
    if (ballPosition.Y > 0.985f)
    {
        
// Play sound
        soundBank.PlayCue("PongBallLost");
        
// Show lost message, reset is done above in StartNewBall!
        lostGame = true;
        pressSpaceToStart 
= true;
        
// Play sound
        soundBank.PlayCue("PongBallLost");
        
// Game over, reset to level 0
        level = 0;
        StartLevel();
        
// Show lost message
        lostGame = true;
    } 
// if
    
// Check if all blocks are killed and if we won this level
    bool allBlocksKilled = true;
    
for (int y = 0; y < NumOfRows; y++)
        
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
            
if (blocks[x, y])
            {
                allBlocksKilled 
= false;
                
break;
            } 
// for for if
    
// We won, start next level
    if (allBlocksKilled == true)
    {
        
// Play sound
        soundBank.PlayCue("BreakoutVictory");
        lostGame 
= false;
        level
++;
        StartLevel();
    } 
// if
// else

     首先检查是否已经开始游戏了,如果没有,重设球的位置,把它放在球板中心。然后检查用户是否按下了空格键或者A键,如果按下就开始游戏(随机设置ballSpeedVector的值并把球向砖块发射出去)。

     其中最重要的一个方法就是CheckBallCollisions,这个方法稍后再介绍。然后就像Pong游戏那样更新球的位置,并检查是否没有接到球。如果没有接到球,游戏结束,玩家可以从第1级重新开始。

     最后,检查是否所有砖块都被打碎了,如果是,则播放胜利的音效,此时屏幕上出现“You Won!”信息(在Draw方法中),按下空格键就可以进入下一级了。

绘制游戏


     使用SpriteHelper类以后Draw方法变得更加简洁了:

protected override void Draw(GameTime gameTime)
{
    
// Render background
    background.Render();
    SpriteHelper.DrawSprites(width, height);
    
// Render all game graphics            
    paddle.RenderCentered(paddlePosition, 0.95f);
    ball.RenderCentered(ballPosition);
    
// Render all blocks
    for (int y = 0; y < NumOfRows; y++)
        
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
            
if (blocks[x, y])
                block.RenderCentered(blockPositions[x, y]);
    
if (pressSpaceToStart &&
        score 
>= 0)
    {
        
if (lostGame)
            youLost.RenderCentered(
0.5f0.65f2);
        
else
            youWon.RenderCentered(
0.5f0.65f2);
    } 
// if
    
// Draw all sprites on the screen
    SpriteHelper.DrawSprites(width, height);
    
base.Draw(gameTime);
// Draw(gameTime)

     首先渲染背景。这里不必先清空背景,因为背景纹理会填充整个游戏背景。为了确保其他所有游戏元素都能在背景之上渲染出来,要在渲染其他元素之前先把背景画出来。

     接下来画球板和球,因为使用了SpriteHelper类中的RenderCentered方法,这个操作就很简单了。这个方法有三个重载版本,如下所示:

public void RenderCentered(float x, float y, float scale)
{
    Render(
new Rectangle(
        (
int)(x * 1024 - scale * gfxRect.Width/2),
        (
int)(y * 768 - scale * gfxRect.Height/2),
        (
int)(scale * gfxRect.Width),
        (
int)(scale * gfxRect.Height)));
// RenderCentered(x, y)

public void RenderCentered(float x, float y)
{
    RenderCentered(x, y, 
1);
// RenderCentered(x, y)

public void RenderCentered(Vector2 pos)
{
    RenderCentered(pos.X, pos.Y);
// RenderCentered(pos)

     RenderCentered方法接收一个Vector2类型的参数,或者两个float类型的参数,并按照1024×768的分辨率按比例缩放计算位置。然后,SpriteHelper类的DrawSprites方法再把所有的游戏元素从1024×768的分辨率按比例缩放到当前的屏幕分辨率。这听起来很复杂,但它用起来很方便。

     接下来渲染本级中的所有砖块,这也很简单,因为砖块的位置已经在构造函数中计算好了。下面是初始化砖块位置的代码:

// Init all blocks, set positions and bounding boxes
for (int y = 0; y < NumOfRows; y++)
    
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
    {
        blockPositions[x, y] 
= new Vector2(
            
0.05f + 0.9f * x / (float)(NumOfColumns - 1),
            
0.066f + 0.5f * y / (float)(NumOfRows - 1));
        Vector3 pos 
= new Vector3(blockPositions[x, y], 0);
        Vector3 blockSize 
= new Vector3(
            GameBlockRect.X
/1024.0f, GameBlockRect.Y/7680);
        blockBoxes[x, y] 
= new BoundingBox(
            pos 
- blockSize/2,
            pos 
+ blockSize/2);
    } 
// for for

其中变量blockBoxes用于存储砖块的边界盒数据,用于碰撞检测,这个稍后介绍。位置计算也很简单,x坐标范围从0.050.95,也可以把常量NumOfColumns的值改成20,这样就会有更多的砖块。

     最后,如果玩家升级了或者输了,就会在屏幕上渲染对应的消息。然后,调用SpriteHelper类的DrawSprites方法渲染所有的游戏元素输出到屏幕上。看看对应的单元测试中是如何渲染砖块、球板和游戏信息的,我就是从单元测试开始的,然后才去实现游戏。

碰撞检测


     Breakout游戏中的碰撞检测要比Pong游戏稍微复杂一点,因为Pong游戏中只要检测与挡板和屏幕边缘的碰撞。这里最复杂的部分就是,当球撞击砖块的时候能正确地反弹回来。完整的检测代码请查看本章的源代码。

     像上一个游戏一样,这里也有球、屏幕边缘和球板等元素。只有砖块是新的元素,并且为了检测每一个碰撞,每一帧都要检测所有这些砖块。图3-16是撞击砖块的碰撞检测示意图:

图3-16

3-16

     仔细看一下砖块的碰撞检测代码。屏幕边缘和球板的碰撞检测与Pong游戏中的基本上一样,而且可以使用TestBallCollisions单元测试来检查。而在检测砖块的碰撞时,要检测所有砖块,看看球的边界盒是否和砖块的边界盒发生了碰撞。实际的游戏代码还要稍微复杂一些,因为要检测撞上了边界盒的哪一边,球要向哪个方向反弹。不过其余代码和整体思想都是一样的。

// Ball hits any block?
for (int y = 0; y < NumOfRows; y++)
    
for (int x = 0; x < NumOfColumns; x++)
        
if (blocks[x, y])
        {
            
// Collision check
            if (ballBox.Intersects(blockBoxes[x, y]))
            {
                
// Kill block
                blocks[x, y] = false;
                
// Add score
                score++;
                
// Update title
                Window.Title =
                    
"XnaBreakout - Level " + (level + 1+ " - Score " + score;
                
// Play sound
                soundBank.PlayCue("BreakoutBlockKill");
                
// Bounce ball back
              ballSpeedVector = -ballSpeedVector;
                
// Go outa here, only handle 1 block at a time
                break;
            } 
// if
        } // for for if
posted @ 2009-01-28 15:24  JulioZou  阅读(1077)  评论(3编辑  收藏