【Flutter&Flame 游戏 - 贰玖】pinball 源码分析 - 视口与相机

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前言

这是一套张风捷特烈出品的 Flutter&Flame 系列教程，发布于掘金社区。如果你在其他平台看到本文，可以根据对于链接移步到掘金中查看。因为文章可能会更新、修正，一切以掘金文章版本为准。本系列源码于【toly_game】和【pinball】，如果本系列对你有所帮助，希望点赞支持，本系列文章一览：

第一季完结，谢谢支持 ~

1. 认识视口与相机

相机是我们日常生活中非常常见的概念，在 Flame 中，相机的概念如何理解呢？现实生活中，当你使用相机拍出一张照片，其囊括的区域是有限的，这个区域也就是视口 Viewport。下面是 Flame 中对Camera 类的定义，其继承自 Projector ，且持有 Viewport 对象。

其中 Projector 是对投影的抽象，Flame 只是个二维的游戏引擎，所以投影的概念也很简单。就是对一个平面空间点位，进行操作，产出与之对应的点位而已。如下的 projectVector 方法的作用是：传入一个 Vector2 ，进行变换后，产出一个 Vector2 。

简单来说，相机的作用是：在视口内对原本空间坐标信息进行变换，完成对应的功能需求。注意，这里的 Camera 类和硬件设备的相机没有半毛钱关系。

2. 简单使用 `Camera`

FlameGame 中持有 CameraWrapper 对象，该对象内部持有 Camera 对象。如下箭头所示，FlameGame 中，可以通过 get camera 来访问相机。另外 FlameGame 的尺寸也是由相机决定的。

我们知道, 默认情况在 FlameGame 会填充整个窗口，而且背景是黑色的。

当窗口尺寸发生变化时，由于角色的坐标、尺寸等数据和逻辑像素是 1:1 的对应关系，也就是说坐标点没有进行过任何变换。所以角色的显示情况不会有任何变化：代码见【29/01】

下面通过使用 FixedResolutionViewport 视口，实现固定视口尺寸的需求。此时游戏视口尺寸和 窗口尺寸 就不是一个概念了。无论应用窗口有多大，对游戏而言视口尺寸是恒定的。如下白色背景构件添加到游戏场景中，布满视口，视口会根据大小来适应窗口 ，不在视口区域内的部分会显示底色。【29/02】

比如上图中默认相机的视口尺寸是 900*600 ，并不是指白色区域的是 900*600 逻辑像素。另外，可以看到角色的尺寸没有改动，但在这个视口尺寸下，就会显得较小。为相机指定视口直接用 camera.viewport 指定即可。

---->[TolyGame]----
@override
Future<void> onLoad() async {
  final Vector2 fixSize = Vector2(900, 600,);
  camera.viewport = FixedResolutionViewport(fixSize);
  add(Background());
  add(HeroMan()..position=size/2);
}

比如下面将视口指定为 90*60 ，相对而言角色的尺寸就会变大。所以，从这里可以体会一下相机视口对于坐标系变换的特性。

此时改变窗口尺寸，通过打印日志可以发现， FlameGame 中的尺寸始终保持不变。这就是 FixedResolutionViewport 的作用，它可以保证在任何窗口尺寸下，游戏视口尺寸的恒定。也就是说，让游戏的可见部分在所有设备上都是相同的。

2. 相机的变换操作

相机的变换是针对于整个视口进行的，也就是说，可视区域内的角色呈现都会受到相机变换的影响。比如在现实生活中，当你移动相机，或者拉进、远离相机和目标的位置，都会影响最终的成像情况。
通过如下案例来说明一下相机变换操作对显示的影响：小人在中间，背景中左右各有 18 个原点。可以注意到，当圆点在视口之外，是无法显示的。就像相机拍照时，只能显示出其成像的区域。代码详见【29/03】

相机缩放是比较简单的，对 camera.zoom 值进行改变即可：

if (event.logicalKey == LogicalKeyboardKey.keyZ && isKeyDown) {
  camera.zoom += 0.1;
}

if (event.logicalKey == LogicalKeyboardKey.keyX && isKeyDown) {
  camera.zoom -= 0.1;
}

如下，通过减小 zoom 值，可以达到缩小的目的；就相当于照相机远离目标，从而成像区域可以包含更多内容，但视口中的内容也会相对变小。

同理，增加 zoom 值，可以达到放大的目的；就相当于照相机靠近目标，从而成像区域包含内容减少，但视口中的内容也会相对变大。简单来说，就是近大远小。

我们也可以对相机进行移动，从而改变成像区域的内容。Camera 中提供了 moveTo 和 snapTo 两个移动方法，分别表示动画移动到某点和立刻移动到某点。并且可以通过 camera.speed 设置移动的速度。

if (event.logicalKey == LogicalKeyboardKey.arrowUp && isKeyDown) {
  camera.moveTo(Vector2(0, size.y/2-37/2));
}

3.相机的伴随移动

相机伴随角色移动很好理解，比如现实生活中拍电影，摄像机需要跟随演员同步运动，这样才能保证演员在移动时常驻在视图中。官方的案例对这个知识点的说明比较好，这里就对它介绍一下。
场景中主要有 3 种构件：主角 、背景场地 和岩石方块 。场地是圆形和正方向构成的，颜色随机，其中圆形是正方向的内接圆。岩石随机出现在场地中，主角是一个动画帧。

如下所示，在角色移动过程中，始终保持在中心位置，但感官上它确实在运动。通过相机和角色的伴随移动，就可以始终让角色成为焦点，角色在移动的过程中，视口内容因相机的移动而扩展，这是符合我们常识的。代码详见【29/04】

代码实现起来非常简单，只要调用 camera.followComponent 方法，指定需要跟随的构件即可。这样当构件的位置发生改变，相机也会随之变化。

@override
Future<void> onLoad() async {
  final Vector2 fixSize = Vector2(500, 500,);
  camera.viewport = FixedResolutionViewport(fixSize);
  add(Ground());
  add(ember = MovableEmber());
  camera.speed = 1;
  camera.followComponent(ember, worldBounds: Ground.bounds);
  for (var i = 0; i < 30; i++) {
    add(Rock(Vector2(Ground.genCoord(), Ground.genCoord())));
  }
}

该案例，当角色和岩石碰撞时，可以看出角色在视口区域的 中上方 ,而且会动画平滑过渡；离开岩石后，又会在视口中间。在 MovableEmber 中可以看到碰撞逻辑，执行的是相机的 setRelativeOffset 方法。可以看出，相机的使用还是比较简单的。

@override
void onCollision(Set<Vector2> points, PositionComponent other) {
  super.onCollision(points, other);
  if (other is Rock) {
    gameRef.camera.setRelativeOffset(Anchor.topCenter);
  }
}

@override
void onCollisionEnd(PositionComponent other) {
  super.onCollisionEnd(other);
  if (other is Rock) {
    gameRef.camera.setRelativeOffset(Anchor.center);
  }
}

4. pinball 中相机的处理

pinball 中相机的行为被封装为 CharacterSelectionBehavior 构建，用于处理相机的行为。

如下所示，在点击 Play 时，场景会进行放大和移动。同样，游戏结束时也会有个类似的放大，移动到排行榜的位置。

对于不同的状态，操纵摄像机进行不同的处理，这里通过 _foci 映射来维护状态 GameStatus 和相机参数信息 _FocusData：

final Map<GameStatus, _FocusData> _foci = {};

CameraFocusingBehavior 监听着 GameState 的变化，所以可以在游戏状态变化时进行对应的处理。和新方法是 onNewState 回调中执行的 _zoomTo 方法：

这里 pinball 项目中封装了 CameraZoom 特效对动画缩放进行了封装，本质就是不断改变 zoom 值产生动画效果而已。其实 flame 本身应该提供对相机的动画缩放，已经动画结束的回调监听。

到这里，关于相机和视口就简单地介绍完毕。这个系列中，整个 Flame 的各个方面基本上都涵盖了，并且结合 Flutter 官方开源的 pinball 项目进行源码分析，或多或少对大家研究 Flutter 休闲游戏开发有所帮助。那第一季的 Flutter&Flame 游戏开发入门教程就到这里。

另外关于地图、flame_forge2d 等知识以后再说吧，是否开启第二季，会根据本系列的关注度、热度、或是 Flame 的发展综合考虑是否继续研究。目前看来，本系列的文章并没有太多人看，所以没有太大的动力去研究，我也不想投入太多的精力在游戏开发中。所以如果本系列对你有所帮助，还望多多点赞支持，后会有期 ~

@张风捷特烈 2022.06.27 未允禁转
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