《C++游戏开发》笔记十一 平滑动画：不再颤抖的小雪花
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作者：七十一雾央 新浪微博：http://weibo.com/1689160943/profile?rightmod=1&wvr=5&mod=personinfo
在上一节雾央讲解了一下平面的障碍物判定，本来打算讲解一下斜坡的障碍物判定，但是有朋友推荐了一片文章，对障碍物判定讲解的非常好，雾央就直接把地址贴出来，就不重复了。
这篇文章讲解了2D游戏的很多东西，大家可以好好看看，雾央也很希望研究游戏开发的朋友们可以推荐下好文章，一起进步，在此谢过。
另外，从本节笔记开始，雾央决定把系列名称改为《C++编程》，具体原因请移步笔记一。
在之前雾央讲解了背景滚动，不知道大家发现了没有，在人物移动的时候，画面是一卡一卡的，原因是由于大家按下方向键移动后，人物突然移动一段距离，而背景也跟随着移动一段距离，突然变化的画面给大家带来的就是一种卡的感觉。在之后的粒子系统中有同学提到颤抖的小雪花同样是这样，在每次绘制的时候，都让雪花增加了一段确定的位移，但是由于计算机状态的不断变化，每两帧之间的时间差不同，所以雪花的移动也就不规律。有颤抖的感觉。
由上面的讨论，大家应该能知道，在游戏中，通过增加确定的位移来改变某个事物的位置往往是不准确的，也会导致画面不流畅。但是思考这种抖动产生的原因，我们可以受到很多启发，我们是不是可以减少每次移动的距离，而增加移动的频率来达到同样的位置呢？这样就可以大大降低画面的违和感，而最高的频率也就是和画面绘制的频率一致了，因此我们可以在每次绘制画面的时候进行较小幅度的更新，而为了摆脱两次绘制之间的时间差的波动，我们需要计算时间差，更新幅度和时间差关联起来。
最直接的实现方式当然就是通过时间和速度来达到上述效果了。
比如对于人物，我们给予他x和y方向上的速度，通过时间乘以速度来更新他的位置。玩家的操作会改变人物的方向和速度。粒子系统亦然。
大家知道了原理之后，在实现之前，我们首先要解决几个问题
首先是获取两帧之间的时间差。这个要求我们记录下上次绘制的时间，在每次绘制时候获取当前时间，两者之间差值即为所求。大家可以使用全局变量来记录上次绘制的时间，在这里雾央使用的是静态变量。
static float lastTime=timeGetTime(); static float currentTime=timeGetTime(); currentTime=timeGetTime(); //状态更新 lastTime=currentTime;
这样之后即可以得到平滑的动画了，雾央仍然是以之前的粒子系统中的雪花为例，这样大家就可以和以前的方式进行一下对比，就可以更清楚的看出差别了。
另外，像这样获取帧之间的时间差后，大家就可以计算出FPS了，帧数的计算很简单，就是画面绘制的次数除以绘制花费的时间即可，为了不让帧数不断的跳动，大家可以隔一段时间比如1秒计算一次。
//获取当前FPS
float CalculateFPS()
{
static float fps = 0; //FPS值
static int frameCount = 0; //帧数
static float currentTime =0.0f;
static float lastTime = 0.0f;
//每绘制一次，帧数加1
frameCount++;
currentTime = timeGetTime()/1000.0f;
//大家是可以每绘制一次就计算一次帧数，即1/时间即可，这样得到的是实时帧数，
//但是由于时间间隔太短，帧数变化太快，显示在窗口上也看不清，所以每隔一段时间计算一次
if(currentTime - lastTime > 1.0f) //将时间控制在1秒钟
{
fps = frameCount /(currentTime - lastTime);//计算这1秒钟的FPS值
lastTime = currentTime;
frameCount = 0;
}
return fps;
}在之前的笔记中，涉及到动画都使用了定时器，雾央在初学游戏的时候，代码里是一大堆的定时器，呵呵。但是现在我们就可以不再使用这么多的定时器，如果大家直接使用WIN32，可以完全不使用定时器了，但是用MFC的话，大家需要使用一个定时器驱动OnPaint绘图，剩余的动画大家就可以利用计算时间差来更新了
比如每100毫秒更新一帧的动画
if(currentTime-lastTime>100.0f）
更新下一帧另外大家需要注意一点，贴图的时候是按像素定的位置，也就是位置必须是整型的数值，但是由于采用时间*速度来计算位置，每次加上的部分很小，所以xy坐标都要是浮点型的，但是绘制的时候是取了整的。
和上一次讲粒子系统不同的是，这一次雾央封装了一个粒子类，代码看上去比以前整洁多了，另外雾央这一次把宏定义放到stdafx.h中去了，因为多个文件都需要使用到一些宏定义。
雾央先定义了一个粒子的结构体
struct snow
{
float x;
float y;
float speed; //速度
int number; //粒子图像编号
};下面是粒子类
class CParticle
{
private:
int m_number; //数量
struct snow *m_pSnow; //雪花
CImage m_snowMap[7]; //七种雪花图像
public:
CParticle(int number);
~CParticle();
public:
void Init(); //初始化粒子
void Draw(CDC &cDC); //绘制粒子
void Update(float time);//更新粒子
};
粒子类的具体实现
#include"stdafx.h"
#include"particle.h"
CParticle::CParticle(int number)
{
m_number=number;
m_pSnow=new struct snow[m_number];
}
void CParticle::Init()
{
//加载雪花图像
char buf[20];
for(int i=0;i<7;i++) //加载七种图像
{
sprintf(buf,"Snow//%d.png",i);
m_snowMap[i].Load(buf);
TransparentPNG(&m_snowMap[i]);
}
//初始化雪花粒子
for(int i=0;i<m_number;i++)
{
m_pSnow[i].x=rand()% WINDOW_WIDTH; //最初雪花在水平方向上随机出现
m_pSnow[i].y=rand()% WINDOW_HEIGHT; //垂直方向上也是随机出现
m_pSnow[i].number=rand()%7; //七种雪花中的一种
m_pSnow[i].speed=(rand()%5+1)/20.0;
}
}
void CParticle::Draw(CDC &cDC)
{
//绘制雪花粒子
for(int i=0;i<m_number;i++)
m_snowMap[m_pSnow[i].number].Draw(cDC,m_pSnow[i].x,m_pSnow[i].y,32,32);
}
void CParticle::Update(float time)
{
for(int i=0;i<m_number;i++)
{
m_pSnow[i].y+=time*m_pSnow[i].speed;
if(m_pSnow[i].y>WINDOW_HEIGHT)
m_pSnow[i].y=-32;
}
}
CParticle::~CParticle()
{
delete[] m_pSnow;
}
最后是CChildView头文件
// ChildView.h : CChildView 类的接口
//
#pragma once
#include "particle.h"
// CChildView 窗口
class CChildView : public CWnd
{
// 构造
public:
CChildView();
// 特性
public:
CRect m_client; //保存客户区大小
CImage m_bg; //背景图片
CParticle *m_snow;
CDC m_cacheDC; //缓冲DC
CBitmap m_cacheCBitmap;//缓冲位图
// 操作
public:
// 重写
protected:
virtual BOOL PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs);
// 实现
public:
virtual ~CChildView();
// 生成的消息映射函数
protected:
afx_msg void OnPaint();
DECLARE_MESSAGE_MAP()
public:
afx_msg void OnTimer(UINT_PTR nIDEvent);
afx_msg int OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct);
};
CPP文件
//-----------------------------------【程序说明】----------------------------------------------
// 【MFC游戏开发】笔记十一 平滑动画 配套源代码
// VS2010环境
// 更多内容请访问雾央CSDN博客 http://blog.csdn.net/u011371356/article/category/1497651
// 雾央的新浪微博： @七十一雾央
//------------------------------------------------------------------------------------------------
// ChildView.cpp : CChildView 类的实现
//
#include "stdafx.h"
#include "GameMFC.h"
#include "ChildView.h"
#include "mmsystem.h"
#pragma comment(lib,"winmm.lib")//导入声音头文件库
#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#endif
// CChildView
CChildView::CChildView()
{
}
CChildView::~CChildView()
{
mciSendString("stop bgMusic ",NULL,0,NULL);
delete m_snow;
}
BEGIN_MESSAGE_MAP(CChildView, CWnd)
ON_WM_PAINT()
ON_WM_TIMER()
ON_WM_CREATE()
END_MESSAGE_MAP()
// CChildView 消息处理程序
BOOL CChildView::PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs)
{
if (!CWnd::PreCreateWindow(cs))
return FALSE;
cs.dwExStyle |= WS_EX_CLIENTEDGE;
cs.style &= ~WS_BORDER;
cs.lpszClass = AfxRegisterWndClass(CS_HREDRAW|CS_VREDRAW|CS_DBLCLKS,
::LoadCursor(NULL, IDC_ARROW), reinterpret_cast<HBRUSH>(COLOR_WINDOW+1), NULL);
//-----------------------------------游戏数据初始化部分-------------------------
//加载背景
m_bg.Load("bg.png");
//打开音乐文件
mciSendString("open background.mp3 alias bgMusic ", NULL, 0, NULL);
mciSendString("play bgMusic repeat", NULL, 0, NULL);
m_snow=new CParticle(100);
//初始化
m_snow->Init();
return TRUE;
}
void CChildView::OnPaint()
{
static float lastTime=timeGetTime();
static float currentTime=timeGetTime();
//获取窗口DC指针
CDC *cDC=this->GetDC();
//获取窗口大小
GetClientRect(&m_client);
//创建缓冲DC
m_cacheDC.CreateCompatibleDC(NULL);
m_cacheCBitmap.CreateCompatibleBitmap(cDC,m_client.Width(),m_client.Height());
m_cacheDC.SelectObject(&m_cacheCBitmap);
//————————————————————开始绘制——————————————————————
//贴背景,现在贴图就是贴在缓冲DC：m_cache中了
m_bg.Draw(m_cacheDC,0,0,WINDOW_WIDTH,WINDOW_HEIGHT,0,0,WINDOW_WIDTH,WINDOW_HEIGHT);
//贴雪花
m_snow->Draw(m_cacheDC);
//更新雪花
currentTime=timeGetTime();
m_snow->Update(currentTime-lastTime);
lastTime=currentTime;
//最后将缓冲DC内容输出到窗口DC中
cDC->BitBlt(0,0,m_client.Width(),m_client.Height(),&m_cacheDC,0,0,SRCCOPY);
//————————————————————绘制结束—————————————————————
//在绘制完图后,使窗口区有效
ValidateRect(&m_client);
//释放缓冲DC
m_cacheDC.DeleteDC();
//释放对象
m_cacheCBitmap.DeleteObject();
//释放窗口DC
ReleaseDC(cDC);
}
//定时器响应函数
void CChildView::OnTimer(UINT_PTR nIDEvent)
{
OnPaint();
}
int CChildView::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)
{
if (CWnd::OnCreate(lpCreateStruct) == -1)
return -1;
// TODO: 在此添加您专用的创建代码
//创建一个10毫秒产生一次消息的定时器
SetTimer(TIMER_PAINT,10,NULL);
return 0;
}
另外，这次每个雪花的速度雾央也设置成一定范围内随机的，看起来更带感了
具体的就留给大家下载demo回去自己体会了
PS:背景音乐是雅尼的夜莺，很好听的曲子，希望大家能喜欢。
《C++游戏开发》笔记十一到这里就结束了，更多精彩请关注下一篇。如果您觉得文章对您有帮助的话，请留下您的评论，点个赞，能看到你们的留言是我最高兴的事情，因为这让我知道我正在帮助曾和我一样迷茫的少年，你们的支持就是我继续写下去的动力，愿我们一起学习，共同努力，复兴国产游戏。
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