Cocos2d开发系列（五）

 

《Learn IPhone and iPad Cocos2d Game Delevopment》第6章（原文中部分无关紧要的内容没有进行翻译）。

一、 CCSpriteBatchNode

在屏幕上贴图时，图形硬件需要经过准备、渲染、清除等步骤。每次贴图都会重复这个过程。如果图形硬件能事先知道有一组拥有相同纹理的Sprite需要渲染，则这个过程会被简化。比如，一组Sprite的准备和清除动作总共只需要执行一次。

下图的例子使用了CCSpriteBacthNode。屏幕上同时有几百颗子弹飞过。如果一次只渲染一颗，那么帧率马上降到85％。使用CCSpriteBatchNode，可以避免这种情况：

 

通常我们这样创建一个CCSprite：

CCSprite* sprite=[CCSprite spriteWithFile:@”bullet.png”];

[self addChild:sprite];

而使用CCSpriteBatchNode 则需要修改为：

CCSpriteBatchNode* batch=[CCSpriteBatchNode batchNodeWithFile:@”bullet.png”];

[self addChild:batch];

for(int i=0;i<100;i++){

CCSprite* sprite=[CCSprite spriteWithFile:@”bullet.png”];

[batch addChild:bullet];

}

注意，CCSpriteBatchNode需要一个图片文件名作为参数，哪怕它根本用不着这个图片（进行显示）。可以把它看做是一个Layer，你可以用它来加入一些CCSprite节点。由于它使用了一个图片文件作为构造参数，所以在后面加入的CCSprite中必须使用相同的文件作为构造参数，否则会导致如下错误：

SpriteBatches[13879:207] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInternalInconsistencyException', reason: 'CCSprite is not using the same texture id'

当采用相同纹理的CCSpite越多，则采用CCSpriteBatchNode的好处越明显。

但这有一个限制，所有的CCSprite节点都会位于同一个Z坐标（深度）上。如果子弹是“击穿”敌人并向后飞，你得使用两个Z轴不同的CCSpriteBatchNode。

另外一个限制是，CCSpriteBatchNode和加入其中的CCSprite必须使用相同的贴图。这一点在使用Texture Atlas时尤其显得重要。一个Texture Atlas可以画多个不同的图片，并且这些图片使用同一个CCSpriteBatchNode，以提高渲染速度。

Z轴的问题可以通过指定CCSpriteBatchNode中单个CCSprite的Z值来解决。如果你所有的图片都放到了一个Texture Atlas（纹理集），则你完全可以只使用一个CCSpriteBatchNode。

把CCSpriteBatchNode看成一个简单的CCLayer，它只接受使用相同图片的CCSprite，这样，你就知道怎么用它了。

在下面代码中，隐藏有一个致命的陷阱：

－(id)init{

    If ((self = [super initWithFile:@"ship.png"])) {

[self scheduleUpdate];

    }

    return self;

}

由于-(id)init方法是默认的初始化方法，它会被其他初始化方法比如initWithFile调用。 在-(id)init方法中调用了[super initWithFile…]方法，[super initWithFile…]会调用[super init]， 该类覆盖了-(id)init方法，于是又会调用-(id)init方法，无限循环。

解决办法是修改方法名，比如修改为-(id)initWithShipImage。

这个教训告诉我们，在默认初始化方法-(id)init中，除了[super init]之外，永远不要调用其他东西（其他的初始化方法）。如果你必须在初始化方法中调用[super initWith…]方法，你应当把方法名命名为initWith…。

二、示例代码

1、ship类

#import <Foundation/Foundation.h>

#import "cocos2d.h"

 

@interface Ship : CCSprite

{

}

 

+( id ) ship;

 

@end

#import "Ship.h"

#import "Bullet.h"

#import "GameScene.h"

 

@interface Ship (PrivateMethods)

-( id ) initWithShipImage;

@end

 

 

@implementation Ship

 

+( id ) ship

{

return [[[ self alloc ] initWithShipImage ] autorelease ];

}

 

-( id ) initWithShipImage

{

if (( self = [ super initWithFile : @"ship.png" ]))

{

[ self scheduleUpdate ];

}

return self ;

}

 

-( void ) dealloc

{

[ super dealloc ];

}

 

-( void ) update:( ccTime )delta

{

[[ GameScene sharedGameScene ] shootBulletFromShip : self ];

}

 

@end

 

ship类很简单，除了update方法。该方法调用了GameScene的shootBulletFromShip方法外（[GameScene shareGameScene]实际上只是获取GameScene 的单实例)。

2、GameScene类

#import <Foundation/Foundation.h>

#import "cocos2d.h"

 

#import "Ship.h"

 

typedef enum

{

GameSceneNodeTagBullet = 1 ,

GameSceneNodeTagBulletSpriteBatch ,

} GameSceneNodeTags;

 

@interface GameScene : CCLayer

{

int nextInactiveBullet ;

}

 

+( id ) scene;

+( GameScene *) sharedGameScene;

 

-( void ) shootBulletFromShip:( Ship *)ship;

 

@property ( readonly ) CCSpriteBatchNode* bulletSpriteBatch;

 

@end

#import "GameScene.h"

#import "Ship.h"

#import "Bullet.h"

 

@interface GameScene (PrivateMethods)

-( void ) countBullets:( ccTime )delta;

@end

 

@implementation GameScene

 

static GameScene* instanceOfGameScene;

+( GameScene *) sharedGameScene

{

NSAssert ( instanceOfGameScene != nil , @"GameScene instance not yet initialized!" );

return instanceOfGameScene ;

}

 

+( id ) scene

{

CCScene *scene = [ CCScene node ];

GameScene *layer = [ GameScene node ];

[scene addChild : layer];

return scene;

}

 

-( id ) init

{

if (( self = [ super init ]))

{

instanceOfGameScene = self ;

CGSize screenSize = [[ CCDirector sharedDirector ] winSize ];

CCColorLayer * colorLayer = [ CCColorLayer layerWithColor : ccc4 ( 255 , 255 , 255 , 255 )];

[ self addChild :colorLayer z :- 1 ];

CCSprite * background = [ CCSprite spriteWithFile : @"background.png" ];

background. position = CGPointMake (screenSize. width / 2 , screenSize. height / 2 );

[ self addChild :background];

Ship * ship = [ Ship ship ];

ship. position = CGPointMake (ship. texture . contentSize . width / 2 , screenSize. height / 2 );

[ self addChild :ship];

CCSpriteBatchNode * batch = [ CCSpriteBatchNode batchNodeWithFile : @"bullet.png" ];

[ self addChild :batch z : 1 tag : GameSceneNodeTagBulletSpriteBatch ];

 

for ( int i = 0 ; i < 400 ; i++)

{

Bullet * bullet = [ Bullet bullet ];

bullet. visible = NO ;

[batch addChild :bullet];

}

[ self schedule : @selector ( countBullets :) interval : 3 ];

}

return self ;

}

 

-( void ) dealloc

{

instanceOfGameScene = nil ;

// don't forget to call "super dealloc"

[ super dealloc ];

}

 

-( void ) countBullets:( ccTime )delta

{

CCLOG ( @"Number of active Bullets: %i" , [ self . bulletSpriteBatch . children count ]);

}

 

-( CCSpriteBatchNode *) bulletSpriteBatch

{

CCNode * node = [ self getChildByTag : GameSceneNodeTagBulletSpriteBatch ];

NSAssert ([node isKindOfClass :[ CCSpriteBatchNode class ]], @"not a CCSpriteBatchNode" );

return ( CCSpriteBatchNode *)node;

}

 

-( void ) shootBulletFromShip:( Ship *)ship

{

CCArray * bullets = [ self . bulletSpriteBatch children ];

CCNode * node = [bullets objectAtIndex : nextInactiveBullet ];

NSAssert ([node isKindOfClass :[ Bullet class ]], @"not a bullet!" );

Bullet * bullet = ( Bullet *)node;

[bullet shootBulletFromShip :ship];

nextInactiveBullet ++;

if ( nextInactiveBullet >= [bullets count ])

{

nextInactiveBullet = 0 ;

}

}

 

@end

现在你应该看到了，在init方法中使用CCSpriteBatchNode加入了400颗子弹（被设置为不可见了）。然后在接下来的shootBulletFromShip方法（在ship的update方法中调用）中，依次调用每一颗子弹的shootBulletFromShip方法。

3、Bullet类

#import <Foundation/Foundation.h>

#import "cocos2d.h"

 

#import "Ship.h"

 

@interface Bullet : CCSprite

{

CGPoint velocity ;

float outsideScreen ;

}

 

@property ( readwrite , nonatomic ) CGPoint velocity;

 

+( id ) bullet;

 

-( void ) shootBulletFromShip:( Ship *)ship;

 

@end

#import "Bullet.h"

 

 

@interface Bullet (PrivateMethods)

-( id ) initWithBulletImage;

@end

 

 

@implementation Bullet

 

@synthesize velocity;

 

+( id ) bullet

{

return [[[ self alloc ] initWithBulletImage ] autorelease ];

}

 

-( id ) initWithBulletImage

{

if (( self = [ super initWithFile : @"bullet.png" ]))

{

}

return self ;

}

 

-( void ) dealloc

{

[ super dealloc ];

}

 

// Re-Uses the bullet

-( void ) shootBulletFromShip:( Ship *)ship

{

float spread = ( CCRANDOM_0_1 () - 0.5f ) * 0.5f ;

velocity = CGPointMake ( 1 , spread);

outsideScreen = [[ CCDirector sharedDirector ] winSize ]. width ;

self . position = CGPointMake (ship. position . x + ship. contentSize . width * 0.5f , ship. position . y );

self . visible = YES ;

[ self scheduleUpdate ];

}

 

-( void ) update:( ccTime )delta

{

self . position = ccpAdd ( self . position , velocity );

if ( self . position . x > outsideScreen )

{

self . visible = NO ;

[ self unscheduleAllSelectors ];

}

}

@end

shootBulletFromShip方法实现了子弹的射击。Spread变量计算了一个扩散值，使从飞船中射出的子弹有1／2的机率会向上／下两边扩散。Velocity是一个每帧移动的位置偏移量。然后设置子弹的初始位置位于飞船右边。在把子弹可视状态设置为显示后，调度运行update方法（每帧调用一次）。

在update方法中，让子弹移动velocity的偏移量。这种方式，比CCMoveXX方法效率更高一些。而且这里用了一个技巧，当子弹飞出屏幕后，我们并没有立即将Bullet对象清除（为了节省资源），而是子弹设置为不可视缓存起来，方便再次使用以提高程序性能。出于这个原因，我们在GameScene类中设计了一个nextInactiveBullet变量，以此来记录已经使用掉（射出去）的子弹（设置为可视的子弹）。等所有子弹都射出去以后，nextInactiveBullet重置为0。

三、增加角色动画

以下代码为ship对象增加角色动画。Ship对象的角色动画是5张连续的帧图像，以表现飞船尾部不断喷射并变化的火焰。

-( id ) initWithShipImage

{

if (( self = [ super initWithFile : @"ship.png" ]))

{

// 把5张图片装入动画帧数组

NSMutableArray * frames = [ NSMutableArray arrayWithCapacity : 5 ];

for ( int i = 0 ; i < 5 ; i++)

{

NSString * file = [ NSString stringWithFormat : @"ship-anim%i.png" , i];

// 使用贴图缓存构造2D贴图

CCTexture2D * texture = [[ CCTextureCache sharedTextureCache ] addImage :file];

CGSize texSize = texture. contentSize ;

CGRect texRect = CGRectMake ( 0 , 0 , texSize. width , texSize. height );

// 用2D贴图构造动画帧

CCSpriteFrame * frame = [ CCSpriteFrame frameWithTexture :texture rect :texRect offset : CGPointZero ];

// 把动画帧放入数组

[frames addObject :frame];

}

// 用动画帧数组构造动画对象，帧率：0.08秒／帧，标识名：move

CCAnimation * anim = [ CCAnimation animationWithName : @"move" delay : 0.08f frames :frames];

// 如果你把anim存储到CCSprite，则可以通过名称move来访问CCAnimation

//[self addAnimation:anim];

// 构造Action：无限重复

CCAnimate * animate = [ CCAnimate actionWithAnimation :anim];

CCRepeatForever * repeat = [ CCRepeatForever actionWithAction :animate];

[ self runAction :repeat];

[ self scheduleUpdate ];

}

return self ;

}

为求简便，上面的代码我们也可以封装为一个新的类别Category。

1、类别Animation Helper

利用OC中的Category，我们可以扩展CCAnimation类。Category提供了一种不需要修改类的源代码即可为类增加新方法的途径（有点象AOP？），但它不能增加新的成员变量。下面的代码为CCAnimation增加了一个Category，名为Helper（新建Class，名为CCAnimationHelper.h）：

#import <Foundation/Foundation.h>

#import "cocos2d.h"

 

@interface CCAnimation (Helper)

 

+( CCAnimation *) animationWithFile:( NSString *) name frameCount:( int )frameCount delay:( float ) delay ;

+( CCAnimation *) animationWithFrame:( NSString *)frame frameCount:( int )frameCount delay:( float ) delay ;

 

@end

#import "CCAnimationHelper.h"

 

@implementation CCAnimation (Helper)

 

// 通过图片文件名创建CCAnimation对象 .

+( CCAnimation *) animationWithFile:( NSString *) name frameCount:( int )frameCount delay:( float ) delay

{

// 把前面的代码移到这里来了

NSMutableArray * frames = [ NSMutableArray arrayWithCapacity :frameCount];

for ( int i = 0 ; i < frameCount; i++)

{

NSString * file = [ NSString stringWithFormat : @"%@%i.png" , name , i];

CCTexture2D * texture = [[ CCTextureCache sharedTextureCache ] addImage :file];

 

CGSize texSize = texture. contentSize ;

CGRect texRect = CGRectMake ( 0 , 0 , texSize. width , texSize. height );

CCSpriteFrame * frame = [ CCSpriteFrame frameWithTexture :texture rect :texRect offset : CGPointZero ];

[ frames addObject :frame];

}

return [ CCAnimation animationWithName : name delay : delay frames : frames ];

}

 

// 通过 sprite frames 创建CCAnimation .

+( CCAnimation *) animationWithFrame:( NSString *)frame frameCount:( int )frameCount delay:( float ) delay

{

// 未实现

return nil ;

}

@end

现住，在Ship类的初始化方法里，可以通过CCAnimation的类别Helper这样简单地创建动画对象了：

-( id ) initWithShipImage

{

if (( self = [ super initWithFile : @"ship.png" ]))

{

// 使用类别Helper来创建动画对象

CCAnimation * anim = [ CCAnimation animationWithFile : @"ship-anim" frameCount : 5 delay : 0.08f ];

// 创建Action：无限循环播放动画

CCAnimate * animate = [ CCAnimate actionWithAnimation :anim];

CCRepeatForever * repeat = [ CCRepeatForever actionWithAction :animate];

[ self runAction :repeat];

[ self scheduleUpdate ];

}

return self ;

}

四、 Texture Atlas 贴图集（或译作纹理集）

1、定义

贴图集Texture Atlas仅仅是一张大的贴图。通过使用CCSpriteBatchNode，你可以一次性渲染所有的图片。使用Texture Atlas不但节约了内存也提升了性能。

贴图的大小（宽和高）总是2的n次方——例如1024*128或256*512。由于这个规则，贴图尺寸有时候是大于图片的实际尺寸的。例如，图片大小140*600，当加载到内存时，贴图尺寸是256*1024。这显然是一种内存浪费，尤其是你有几个这样的单独的Texture时。

因此有了Texture Atlas的概念。它是一张包含了多个图片的图片，并且它的尺寸已经是对齐的。所谓对齐，即是根据前面提到的那个规则，指它的长和宽都已经是2的n次方。贴图集每一个角色帧（sprite frame）都定义为贴图集中的一部分（一个矩形区域）。这些角色帧的CGrect则定义在单独的一个.plist文件里。这样cocos2d就可以从一张大的贴图集中单独渲染某个指定的角色帧。

2、Zwoptex

Zwoptex是一个2D贴图工具，付费版需要$24.95。有一个7天的试用版，下载地址http://zwoptexapp.com 。但Zwoptex提供了一个flash版，没有时间限制：http://zwoptexapp.com/flashwersion ，也基本够用（仅仅有一些限制，比如2048*2048贴图限制，角色旋转等）。

如果你不想试用Zwoptex，那么有一个可以替换的工具是TexturePacker：

http://texturepacker.com/

这里以Zwoptex 0.3b7版本为例（这个是免费版）。打开Zwoptex，默认是一个叫做Untitled的空白画布。选择菜单：Sprite Sheet ——>Import Sprites，会弹出文件选择对话框，选择你需要的角色帧图片文件，点击import，于是所有的图片会导入到Zwoptex。

 

选择菜单：Sprite Sheet——>Settings，会弹出布局窗口：

 

你可以更改设置，包括画布大小，排序规则、行间距、列间距等，目的是用最小的贴图集容纳全部所需的图片。然后点击save去应用。

注意，除非单独为3GS、iPad和iPhone4开发，否则不要使用2048*2048的画布尺寸，因为老的型号最大只支持1024*1024。

改变画布大小时要当心，因为有时候图片会叠在一起——由于空间不足。

建议不要手动更改图片（如移动、旋转），因为这个版本并不支持，它是自动布局的。

Zwoptex会自动截掉图片中透明边沿，所以本来一样大小的图片在Zwoptex中会显得大小不一。

 

不用担心，cocos2d会自动计算这些误差并正确显示(不用担心，这些数据都记载在.plist里)。

点击File——>save菜单，编辑结果保存为.zss文件格式（Zwoptex格式）。

点击Sprite Sheet——>Export——>Texture，编辑结果保存为.png格式。

点击Sprite Sheet——>Export——>Cordinates，编辑结果保存为.plist格式。

后两者，正是cocos2d所需要的。

3、Cocos2d中使用贴图集

首先，将Zwoptex生成的.png和.plist文件加入到项目的Resource组中。然后在代码中使用贴图集：

-( id ) initWithShipImage

{

// 用CCSpriteFrameCache加载贴图集,用.plist文件而不是.png文件做参数

CCSpriteFrameCache * frameCache = [ CCSpriteFrameCache sharedSpriteFrameCache ];

[frameCache addSpriteFramesWithFile : @"ship-and-bullet.plist" ];

 

// 从贴图集中加载名为ship.png的sprite，注意ship.png是.plist中定义的key，而不是真正意义的文件名

if (( self = [ super initWithSpriteFrameName : @"ship.png" ]))

{

// 从贴图集中加载sprite帧，注意用.plist中的key值做参数而非文件名

NSMutableArray* frames = [NSMutableArray arrayWithCapacity : 5 ];

for ( int i = 0 ; i < 5 ; i ++)

{

NSString* file = [NSString stringWithFormat: @"ship-anim%i.png" , i ];

CCSpriteFrame * frame = [frameCache spriteFrameByName :file];

[frames addObject :frame];

}

CCAnimation * anim = [ CCAnimation animationWithName : @"move" delay : 0.08f frames :frames];

CCAnimate * animate = [ CCAnimate actionWithAnimation :anim];

CCRepeatForever * repeat = [ CCRepeatForever actionWithAction :animate];

[ self runAction :repeat];

[ self scheduleUpdate ];

}

return self ;

}

[CCSpriteFrameCache sharedSpriteFrameCache]是一个单例对象，其 addSpriteFramesWithFile 方法用于加载贴图集（需要以.plist文件名作为参数）。对于大文件贴图集（超过512*512），加载过程可能会花费数秒，应当在游戏开始前就加载。

CCSprite的initWithSpriteFrameName方法可以从贴图集中获取贴图，并设置Sprite的显示图片，但它需要以贴图集（.plist）中的帧名（framename，实际上是<frames>中的一个<key>）为参数。

当然，如果要从贴图集中得到一个帧，可以用CCSpriteFrameCache的spriteFrameByName方法。这同样需要用贴图集中的帧名为参数。

如果你加载了多个贴图集，但只要名为ship.png的帧只有1个，那么cocos2d就可以找到正确贴图的。

 

其他代码没有任何改变。但出现了一个奇怪的现象：飞船的位置莫名其妙地向屏幕中心靠近了一点，尽管不是很明显。这个问题很容易解决，之前Ship的初始化代码是这样的：

Ship * ship = [ Ship ship ];

ship. position = CGPointMake (ship. texture . contentSize . width / 2 , screenSize. height / 2 );

[ self addChild :ship];

 

这个地方需要改变：

ship. position = CGPointMake (ship. contentSize . width / 2 , screenSize. height / 2 );

问题解决了。导致这个现象的原因是，ship对象的texture的contentSize要比ship对象的contentSize大（Ship的Texture现在用的是贴图集——具体说就是 ship-and-bullet.png 这张图，尺寸为256*256，而原来的ship.png才128*64）。

4、修改CCAnimation类别Helper

现在是实现类别Helper中的animationWithFrame方法的时候了：

+( CCAnimation *) animationWithFrame:(NSString*)frame frameCount:( int )frameCount delay:( float ) delay

{

// 构造一个frame数组

NSMutableArray* frames = [NSMutableArray arrayWithCapacity :frameCount];

// 通过CCSpriteFrameCache从贴图集中加载frame，并将frame加到数组中

for ( int i = 0 ; i < frameCount; i ++)

{

NSString* file = [NSString stringWithFormat: @"%@%i.png" , frame, i ];

CCSpriteFrameCache * frameCache = [ CCSpriteFrameCache sharedSpriteFrameCache ];

CCSpriteFrame * frame = [frameCache spriteFrameByName :file];

[ frames addObject :frame];

}

// 用frame数组构建animation对象并返回

return [ CCAnimation animationWithName :frame delay : delay frames : frames ];

}

现在，可以修改ship类中initWithShipImage方法，把CCAnimation的初始化修改为：

CCAnimation * anim = [ CCAnimation animationWithFrame : @"ship-anim" frameCount : 5 delay : 0.08f ];

 

5、弱水三千，只取一瓢饮

只要你愿意，你可以把所有游戏图片都加到一个贴图集里。用3个1024*1024的贴图集跟用20个更小的贴图集效率更高。

对于程序员而言，应当把代码“分离”成不同的逻辑组件。于此不同，对于贴图集来说，我们的目标就是尽可能多地把图片放到一个贴图集里，尽可能降低内存空间的浪费。

用一个贴图集放入玩家图片，用另外的贴图集放怪物A、B、C的图片——这好像更符合逻辑些，但这仅仅有助于你有大量的图片，而且每次你只是有选择地加载一部分图片的时候。

当你的图片只需要3－4个1024*1024贴图集的时候，你应当把所有图片只放在这些贴图集里进行预加载。这需要12-16MB的内存。程序代码和其他资源如音频则不会占用这么多内存，你可以把这些贴图集都保留在内存，这样哪怕只有128MB RAM的老IOS设备也可以承受。

如果超过这个内存，就应该采取特别的策略了。比如，可以把游戏图片进行分类，并且只在当前地图中加载必要的贴图集。这可以减少地图加载时的延时。

因为cocos2d会自动缓存所有图片，需要一种卸载贴图的机制。绝大部分情况下你可以使用cocos2d提供的：

[[CCSpriteFrameCache sharedSpriteFrameCache]removeUnusedSpriteFrames];

[[CCTextureCache sharedTextureCache] removeUnusedTextures];

显然应当在某些贴图不再使用的时候调用这些方法。比如转场景完成后。游戏正在进行时就不行了。注意，仅仅在新场景初始化结束后，前面的场景才会被 deallocated 。意即在一个 Scenen 的初始化方法中你不能调用 removeUnusedxxx 方法——除非你在两个 scene 转换中使用了第 5 章的 LoadingScene 类，这样你要扩展 LoadingScene 使它在加载新场景替时 remove 所有未使用的贴图。

如果要绝对清除所有内存中的贴图以加载新的贴图，应当使用：

[CCSpriteFrameCache purgeSharedSpriteFrameCache];

[CCTextureCache purgeSharedTextureCache];

6 、美工和艺术

图片的编辑你可以使用免费软件 Searshore ： http://seashore.sourceforge.net

对于动画和位图，你可以使用 Pixen ： http://opensword.org/Pixen ，这是一个简单易用和强大的动画编辑工具。

如果你想自己制作音乐音效，可以使用 Mac 自带的 GarageBand 。插上一只麦克风开始记录一些声音，花几分钟编辑并在任何适当的地方使用这些声音。如果不想自己制作声效，也可以从网上搜索一些免费或便宜的音频，例如 www.soundsnap.com 或者类似网站。

警告：对于使用源自互联网的音频和图片要尤其小心。你可以下载到一些“免费”的资源用于早期的游戏制作。但简单的“免费”并不意味着你可以再分发这些文件，或者用于商业用途，例如在苹果商店中销售。除非获得作者特别的授权或者这些资源附有一个正式的协议。