使用JavaScript和Canvas开发游戏之认识Canvas


1、认识一下Canvas


http://www.brighthub.com/internet/web-development/articles/38364.aspx


Canvas元素以及JavaScript引擎中新增的一些特性,让Web开发人员不必借助第三方插件,即可设计开发出精细且具有交互性的2D网页。这篇文章就向大家介绍一下Canvas元素,以及它的一些可能的用途。


JavaScript与Canvas元素


HTML是为创建静态页面而生的。HTML所能实现的动态效果,也仅限于显示GIF动画和闪烁的文本。JavaScript改变了这一切,通过它能够动态修改网页。今天,很多Web服务都利用AJAX来创建网页,为用户提供更加流畅的体验,也超越了标准HTML页面中常见的“点击-重新加载-点击”式的交互模式。


然而,JavaScript的某些功能会受到其宿主浏览器的制约。尽管可以在网页中创建和修改任何元素,但JavaScript不能(轻易地)让浏览器显示一种新对象。通过JavaScript修改文本、插入图像或者缩放表格都很容易,因为这些对象本来就是HTML所支持的。如果你想再玩得刺激一点,比如写一个网页游戏,怎么办?那恐怕就得苦心积虑地改变标准HTML元素的用途,克服种种不测才能达到目的。要么,你就得求助于Flash或Silverlight这样的插件。


Canvas元素登场了。这个新HTML元素为JavaScript开发者提供了一种无需插件即可在网页中直接绘图的机制。Canvas元素最早是由苹果公司在其WebKit框架中引入的,Safari浏览器和Dashboard微件都在使用。Canvas元素现在也被建议加入了HTML5规范,得到了最新的Chrome、Firefox、Opera以及Konqueror等浏览器的支持。Internet Explorer(至少在IE8之前)还不支持Canvas,但ExplorerCanvas项目倒是为IE提供了与Canvas元素类似的功能。


Canvas元素对做过2D图形编程的人是小菜一碟。可以在这个元素上画线、画各种形状、画渐变,甚至可以利用与其他2D API中类似的函数来修改其中的每一个像素。得益于Chrome的V8、Firefox的SpiderMonkey以及Safari的Nitro等最新JavaScript引擎的性能,创建精细且具有交互性的Web应用已经完全没有问题。


我们这一系列文章将教会大家使用JavaScript和Canvas元素创建一个简单的平台游戏。将要涉及的内容包括动画、加载资源、分层渲染、滚动和交互。通过一步一步地展示示例代码和实际效果,你可以很快学会如何驾驭强大的Canvas元素。


2、在Canvas上绘图


http://www.brighthub.com/internet/web-development/articles/38744.aspx


下面,我们就通过一个循序渐进的示例及实时演示,来介绍如何使用JavaScript在Canvas元素上绘图及实现动画。


准备工作


知道了什么是Canvas元素之后,该学习在屏幕上绘图了。首先,需要一个HTML页面来放置和显示Canvas元素。


  1. <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN">  
  2. <html lang="en">  
  3.    <head>  
  4.       <title>JavaScript Platformer 1</title>  
  5.       <script type="text/javascript" src="jsplatformer1.js"></script>  
  6.       <style type="text/css">  
  7.          body { font-family: Arial,Helvetica,sans-serif;}  
  8.       </style>  
  9.    </head>  
  10.   <body>  
  11.      <p>  
  12.         <a href="http://www.brighthub.com/internet/web-development/articles/38364.aspx">  
  13.            Game Development with Javascript and the canvas element  
  14.         </a>  
  15.      </p>  
  16.      <canvas id="canvas" width="600" height="400">  
  17.         <p>Your browser does not support the canvas element.</p>  
  18.      </canvas>  
  19.   </body>  
  20. /html> 

这些HTML代码很直观。其中有两个重要的元素。


  1. <script type="text/javascript" src="jsplatformer1.js"></script> 

这里包含的是将会修改Canvas元素的JavaScript代码,对应的Canvas元素的标记如下:


  1. <canvas id="canvas" width="600" height="400">  
  2.     <p>Your browser does not support the canvas element.</p>  
  3. </canvas>  

以上代码创建了一个Canvas元素。不支持Canvas的浏览器,比如Internet Explorer(IE8之前的版本),会忽略这个元素,而只显示其子元素。在这个简单的例子中,这个子元素就是一个段落,其中的文本告诉用户他们的浏览器不支持Canvas元素。而对于那些支持Canvas元素的浏览器,如Chrome、Opera和Firefox,则会忽略Canvas元素的子元素。


这个Canvas元素的ID属性很重要,因为后面的JavaScript将通过它来取得对该元素的引用。而width和height属性指定了画布的宽度和高度,这两个属性跟table或img等其他HTML元素中的同名属性作用一样。


以下是 jsplatformer1.js的代码:


  1.  
  2. //每秒钟target帧  
  3. const FPS = 30;  
  4. var x = 0;  
  5. var y = 0;  
  6. var xDirection = 1;  
  7. var yDirection = 1;  
  8. var image = new Image();  
  9. image.src = "jsplatformer1-smiley.jpg";  
  10. var canvas = null;  
  11. var context2D = null;  
  12.  
  13. window.onload = init;  
  14. function init(){  
  15.     canvas = document.getElementById('canvas');  
  16.     context2D = canvas.getContext('2d');  
  17.     setInterval(draw, 1000/FPS);  
  18. }  
  19. function draw(){  
  20.     context2D.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);  
  21.     context2D.drawImage(image, x, y);  
  22.     x += 1* xDirection;  
  23.     y += 1* yDirection;  
  24.  
  25.     if (x >= 450) {  
  26.         x = 450;  
  27.         xDirection = -1;  
  28.     }else if(x <= 0){  
  29.         x = 0;  
  30.         xDirection = 1;  
  31.     }  
  32.     if (y >= 250) {  
  33.         y = 250;  
  34.         yDirection = -1;  
  35.     }else if(y <= 0){  
  36.         y = 0;  
  37.         yDirection = 1;  
  38.     }  
  39. }  

如果只是一个Canvas元素,也没有什么用。JavaScript必须要在这块画布上面画点什么,相应的代码保存在 jsplatformer1.js中。简单来说,JavaScript在这里先加载了一幅图像,然后将其画在画布上面,最后让它在画布上移动。


首先,定义一些全局变量。


  1. const FPS = 30;  

FPS定义的是画布重绘的频率。


  1. var x = 0;  
  2. var y = 0;  
  3. var xDirection = 1;  
  4. var yDirection = 1; 

变量x、y、xDirection和yDirection用于定义图像(相对于画布左上角)的位置,以及它在任意一时刻移动的方向。


  1. var image = new Image();  
  2. image.src = "http://javascript-tutorials.googlecode.com/files/jsplatformer1-smiley.jpg"

要把图像画到画布上,必须先加载一幅图像。为此,我们创建一个Image对象,将其src属性设置为一幅图像文件的URL(建议把图片下载到本地。——译者注)。


  1. var canvas = null;  
  2. var context2D = null

我们还需要取得对Canvas元素以及绘图上下文(稍后再详细介绍绘图上下文)的引用。稍后我们会把正确的值赋给这两个变量,现在先把它们设置为null。


  1. window.onload = init; 

最后,当页面加载完成后,我们必须知道立即运行绘制画布的代码;因此,在window对象的onload事件发生时,立即调用init函数。


init函数


  1. function init(){  
  2.     canvas = document.getElementById('canvas');  
  3.     context2D = canvas.getContext('2d');  
  4.     setInterval(draw, 1000/FPS);  
  5. }  

页面加载完毕后就会调用上面这个init函数。在这个函数中,我们先通过在HTML文件中指定的ID属性取得画布元素(毫无疑问,除了把它叫做画布,还能叫个啥?),然后再取得这个画布的2D绘图上下文对象。


上下文对象用于定义如何在画布上绘图。顾名思义,2D上下文嘛,支持在画布上绘制2D图形、图像和文本。支持画布元素的浏览器都支持2D上下文,除了2D上下文,还有其他试验性的上下文对象。Opera有一个专门为游戏设计的2D上下文,而Mozilla则有一个能够显示3D场景的上下文。可惜呀,目前这些上下文对象只有特定的浏览器才支持。如果你想用画布来创建Web应用,最好还是只使用常见的2D上下文。


因为我们在这里是想绘制一幅能移动的图像,所以必须建立渲染循环(render loop)。所谓渲染循环,实际上就是一个被重复调用的函数,渲染循环的每一次迭代,(在这个例子中)都可以让图像在屏幕上产生一点位移,如此循环往复就能给人图像在移动的感觉。为此,我们调用了setInterval函数,它的第一个参数是应该被重复调用的函数,这里的函数名是draw。setInterval函数的第二个参数指定调用函数的频率。这个参数值的单位是毫秒,而用1000除以早先定义的FPS得到的就是每次调用之间相隔的毫秒数。


这里需要注意一下,虽然我们指定每秒钟调用30次draw函数,但实际上不会调用30次。多长时间调用一次draw函数,取决于底层JavaScript引擎的速度和要执行的draw函数代码的复杂程度。如果系统很慢的话,很可能每秒钟只能调用一次draw函数。所以说,这里指定给setInterval的频率只是一种最理想的情况。


draw函数


在画布上绘图的操作实际上都是由draw函数来完成的。下面我们就一步一步地说明其中的绘图操作。


  1. context2D.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height); 

所有绘图操作都是在上下文对象上发生的,并不是在画布元素上发生的。这里首先清空上下文,以便为绘制每一帧画面准备一个干净的版面。


  1. context2D.drawImage(image, x, y); 

紧接着,就把图像绘制到上下文对象中,参数x和y指定了绘制图像的左上角坐标。


  1. x += 1 * xDirection;  
  2. y += 1 * yDirection; 

为了让图像在画布上移动,需要根据xDirection和yDirection是等于1(向右或向下)还是等于-1(向左或向上),来递增或递减x与y的值。


  1. if (x >= 450){  
  2.     x = 450;  
  3.     xDirection = -1;  
  4. else if (x <= 0) {  
  5.     x = 0;  
  6.     xDirection = 1;  
  7. }  
  8. if (y >= 250) {  
  9.     y = 250;  
  10.     yDirection = -1;  
  11. else if (y <= 0) {  
  12.     y = 0;  
  13.     yDirection = 1;  

如果图像移动到了画布外面,则反转图像的移动方向。我们知道图像的大小是150×150像素,而画布的大小的是600×400像素,因而就有了450(600 – 150)和250(400 – 150)这两个值。


最后的效果就是笑脸图像会在画布的范围内反弹往复。此时此刻,有读者可能会想:同样的效果如果通过修改DIV元素的位置来实现可能更容易一些。这一点我不否认。但这个例子只演示了画布元素所能实现的简单效果。下一篇文章我们就会介绍使用画布元素能够实现的高级效果,同样的效果若采用其他方式,恐怕就要困难多了。


原文作者:Matthew Casperson 原文链接: Game Development with JavaScript and the Canvas element


译文作者:李松峰 译文链接:http://www.cn-cuckoo.com/2011/08/10/game-development-with-javascript-and-the-canvas-element-2554.html




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