前端开发与小游戏开发 | 青训营笔记

Bosky
232 阅读7分钟

这是我参与「第四届青训营」笔记创作活动的第8天

本堂课重点内容：

  • 前端场景下的游戏开发
  • 游戏引擎

详细知识点介绍：

前端场景下的游戏开发

  • 开发链路和角色
  • 为什么要用游戏引擎
  • 前端开发过渡到游戏开发

开发链路和角色

  • 游戏开发的团队分工

    • 组建一个最小但最完整的游戏开发团队只需要三个人：策划、程序、美术。当然，能力足够强的话可以作为独立开发者。

  • 游戏开发基本链路

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为什么要用游戏引擎

  • 游戏引擎最大的游戏：渲染

引擎的诞生就是因为一家公司做了一款游戏，做下一款游戏时复用了上一款游戏的代码，后来发现这些代码几乎每个游戏都会用到，抽离出来就成了一个引擎。

如果不使用引擎，你可以做复杂的动效渲染和交互吗？当然可以。方便吗？不一定。

所以游戏引擎更像是一套解决方案，让你在制作某一类型的产品的时候能够提高你的开发效率。

你要做多平台移植？ React Native、Weex、Cordova等方案也可以做到。

你要做物理效果？ MatterJS、ammo.js等物理引擎可以用。

你要做动画？ CSS实现又不是不行。复杂点？封装一个动画库。

  • 那为什么要用游戏引擎呢？

因为你想要的它能够给你一套完整的实现方案，不需要你再自己去拼凑、封装，让你花更少的时间做出更好的效果，特别是关于渲染效率和性能优化。

它提供游戏开发时需要的常见功能：引擎会提供许多组件，使用这些组件能缩短开发时间，让游戏开发变得更简单；专业引擎通常会能比自制引擎表现出更好的性能。

游戏引擎通常会包含渲染器，2D/3D图形元素，碰撞检测，物理引擎，声音，控制器支持,动画等部分。

前端开发过渡到游戏开发

需要先有一个明确的认知：前端开发和游戏开发不是相斥的。

现在市场上很多H5游戏、小游戏都是Web前端开发制作的，而不是专门的游戏开发团队、专业的游戏研发同学开发。

其原因可能在于:

1.接触前端开发的研发数量远大于接触游戏开发的数量（招聘成本高)

2.2d游戏引擎的上手门槛已经足够低(易上手)

3.活动H5中的游戏玩法的实现方式比较模糊(开发界限模糊)

现在很多主流的2d游戏引擎都支持使用Javascript进行开发同时使用相关的工程化能力，也是游戏开发向web前端开发靠拢的一种表现。

因此，以web前端开发的视角看2d游戏引擎，无非是一套框架、一套解决方案而已。但是开发理念上还是有差别的:游戏开发更关注内容。

游戏引擎

  • 市面上常见游戏引擎
  • 2D游戏引擎的技术架构
  • Web游戏引擎的渲染原理

市面上常见游戏引擎

我们暂且不讨论一些端游的引擎，比如

Unreal(虚幻引擎，代表作《PUBG》、《GTA5》)、

Source(起源引擎,代表作《CS》、《Dota2》)、

Frostbite Engine(寒霜引擎，代表作《战地》、《极品飞车18》)、

Unity3D(代表作《炉石传说》、《王者荣耀》）。

路要一步一步走，我们先看看我们作为前端开发最容易上手的引擎。

特定类型的客户端游戏引擎

The NVL Maker—文字冒险游戏制作器

No Code形式的开发，只需要写文字脚本加上一定的配置就可以生成一个文字冒险游戏。

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代表作:《Fate/stay night》和steam上一众GAL Game。

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当然,由于缺乏迭代和运营,该游戏引擎算是比较小众的。

也有一个适用于前端的库AVG.js Project(内核是PixiJS作为渲染引擎)。

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Web游戏引擎

利用 Canvas和 WebGL为底层技术抽象的图像绘制库（往往还附带一些其他的功能)

Web游戏引擎的通用能力:

  • 预加载：游戏中往往存在大量的静态素材，包括场景、元素、声音、动画、模型、贴图等，如果以原生JS进行请求，并统筹请求时间和加载的时机，将会非常麻烦。游戏引擎中的预加载引擎将加载时机、加载过程加以抽象，解决加载编码中的效率问题。
  • 展示与图层、组合系统：对于 Web游戏编程而言，往往选择 Canvas或 WebGL作为渲染方式(大家可以想想为什么不用DOM作为渲染方式?)。而 Canvas和 WebGL作为底层的APIl,接口非常基础,需要用大量的编码来编写简单的展示。而且图形之间没有组合和图层，很难处理元素组合和图层问题。渲染引擎和图层、组合系统应运而生。
  • 动画系统：动画往往被分为缓动动画和逐帧动画，这里讨论缓动动画系统。缓动动画系统在原生]JS中需要搭配帧渲染进行考量而进行书写，代码量和思考量巨大，抽象程度低，所以需要游戏引擎动画系统。
  • 音效和声音系统：游戏相较于普通的Web前端而言需要更加立体、及时的反馈，声音和音效是反馈的重要组成部分。所以声音和音效系统往往包含了声音的播放、音量、截止、暂停等功能的集成。

Web游戏引擎 ----- Cocos

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优势

  • 平台支持能力好
  • 完善的游戏功能支持生态较好

缺点

  • 3D能力仍在建设中
  • 版本迭代过快

Web游戏引擎 ----- Laya

image.png

优势

  • 3D能力比较成熟,号称市场占有率90%
  • 支持JS、TS、AS
  • 引擎体积小

缺点

  • 界面能力不友好
  • 生态很差

Web游戏引擎 ----- Egret

image.png

优势

  • 工具链比较完善
  • 第三方库支持好
  • 企业定制能力强缺点

缺点

  • 更新迭代遭瓶颈
  • 生态较差

功能引擎

大型游戏引擎往往是由小的功能引擎组装成的,一个大型游戏引擎往往包含渲染引擎、物理引擎、UI系统、声音系统、动画系统、粒子系统、骨骼系统、网络系统等组合而成。其中最重要的便是渲染引擎和物理引擎。

功能引擎是专注某个方向能力的引擎，其特点是体积小、功能完善。特别是Pixi.js和Three.js这两个渲染引擎，通常被误以为是一个完整的游戏引擎，但它们是专注渲染能力的渲染引擎。 下面介绍几种可能会经常接触的功能引擎:

image.png

2D游戏引擎的技术架构

  • 以 Cocos 的引擎架构为例子

image.png

Web游戏引擎的渲染原理

以Pixi的渲染流程为例子

大致流程如下：

1.创建一个Renderer渲染器，获取它的view (一个canvas对象)，添加到Dom Tree中。(或者指定Dom Tree中已经存在的canvas对象作为view)

2.在MainLoop (主循环)中调用Renderer.render()并传入一个DisplayObject作为根节点开发渲染。

3.从场景树的根节点开始，以zIndex为序从小到大进行深度优先遍历，对每个节点进行渲染操作，由后往前把整个场景绘制一次。(CanvasRenderer)

4.WebGL的render方法执行过程

render(displayObject, renderTexture, clear, transform, skipUpdateTransform) {
    // 1. 应用变换（GPU级别）
    this.projection.transform = transfrom;
    // 2. 渲染纹理绑定与BatchRendering处理
    this.renderTexture.bind(renderTexture);
    this.batch.currentRenderer.start();
    // 3. 执行元素渲染，将顶点、索引和纹理等数据添加到BatchRendering中
    displayObecjt.render();
    // 4. 执行renderer的绘制方法
    this.batch.currentRender.flush();
    // 根据传入的clear与renderTexture参数对纹理的处理...
    // 5. 清空变换
    this.projection.transform = null;
}

5.Canvas的render方法执行过程

render(displayObject, renderTexture, clear, transform, skipUpdateTransform) {
    const context = this.content;
    // 1. 当前状态压入状态栈
    context.save()
    // 2. 初始化变换及样式属性
    context.setTransform(1,0,0,1,0,0);
    context.globalAlpha = 1;
    this._activeBlendMode = BLEND_MODES.NORMAL;
    this._outerBlend = false;
    context.globalCompositeOperation = this.blendModes[BLEND_MODES.NORMAL];
    // 3. 执行元素渲染
    const tempContext = this.context;
    this.context = context;
    displayObject.renderCanvas(this)
    this.context = tempContext;
    // 4. 从状态栈恢复之前状态
    context.restore();
}

课后个人总结：

开发是一个循序渐进且有深远意义的事情，我们要不断激发创造，才能将产品设计的更好

把游戏开发过程当做一个游戏．在规则(自己的技术栈、限定主题、限定资源)的约束下通过创意和技术力挑战一个高质量的游戏吧!

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