H5游戏开发:推金币

samgui(三桂)

近期参与开发的一款「京东11.11推金币赢现金」(已下线)小游戏一经发布上线就在朋友圈引起大量传播。看到大家玩得不亦乐乎,同时也引发不少网友激烈讨论,有的说很带劲,有的大呼被套路被耍猴(无奈脸),这都与我的预期相去甚远。在相关业务数据呈呈上涨过程中,曾一度被微信「有关部门」盯上并要求做出调整,真是受宠若惊。接下来就跟大家分享下开发这款游戏的心路历程。

背景介绍

一年一度的双十一狂欢购物节即将拉开序幕,H5 互动类小游戏作为京东微信手Q营销特色玩法,在今年预热期的第一波造势中,势必要玩点新花样,主要肩负着社交传播和发券的目的。推金币以传统街机推币机为原型,结合手机强大的能力和生态衍生出可玩性很高的玩法。

前期预研

在体验过 AppStore 上好几款推金币游戏 App 后,发现游戏核心模型还是挺简单的,不过 H5 版本的实现在网上很少见。由于团队一直在做 2D 类互动小游戏,在 3D 方向暂时没有实际的项目输出,然后结合此次游戏的特点,一开始想挑战用 3D 来实现,并以此项目为突破口,跟设计师进行深度合作,抹平开发过程的各种障碍。

推金币 App

由于时间紧迫,需要在短时间内敲定方案可行性,否则项目延期人头不保。在快速尝试了 Three.js + Ammo.js 方案后,发现不尽人意,最终因为各方面原因放弃了 3D 方案,主要是不可控因素太多:时间上、设计及技术经验上、移动端 WebGL 性能表现上,主要还是业务上需要对游戏有绝对的控制,加上是第一次接手复杂的小游戏,担心项目无法正常上线,有点保守,此方案遂卒。

如果读者有兴趣的话可以尝试下 3D 实现,在建模方面,首推 Three.js ,入手非常简单,文档和案例也非常详实。当然入门的话必推这篇 Three.js入门指南,另外同事分享的这篇 Three.js 现学现卖 也可以看看,这里奉上粗糙的 推金币 3D 版 Demo

技术选型

放弃了 3D 方案,在 2D 技术选型上就很从容了,最终确定用 CreateJS + Matter.js 组合作为渲染引擎和物理引擎,理由如下:

技术实现

因为是 2D 版本,所以不需要建各种模型和贴图,整个游戏场景通过 canvas 绘制,覆盖在背景图上,然后再做下机型适配问题,游戏主场景就处理得差不多了,其他跟 3D 思路差不多,核心元素包含障碍物、推板、金币、奖品和技能,接下来就分别介绍它们的实现思路。

障碍物

通过审稿确定金币以及奖品的活动区域,然后把活动区域之外的区域都作为障碍物,用来限制金币的移动范围,防止金币碰撞时超出边界。这里可以用 Matter.js 的 Bodies.fromVertices 方法,通过传入边界各转角的顶点坐标一次性绘制出形状不规则的障碍物。 不过 Matter.js 在渲染不规则形状时存在问题,需要引入 poly-decomp 做兼容处理。

障碍物

World.add(this.world, [
  Bodies.fromVertices(282, 332,[ 
    // 顶点坐标
    { x: 0, y: 0 },
    { x: 0, y: 890 },
    { x: 140, y: 815 },
    { x: 208, y: 614 },
    { x: 548, y: 614 },
    { x: 612, y: 815 },
    { x: 750, y: 890 },
    { x: 750, y: 0 }
  ])
]);

推板

var bounds = this.pusher.getBounds();
this.pusher.body = Matter.Bodies.trapezoid(
  this.pusher.x,
  this.pusher.y,
  bounds.width,
  bounds.height
});

Matter.World.add(this.world, [this.pusher.body]);
var direction, velocity, ratio, deltaY, minY = 550, maxY = 720, minScale = .74;
Matter.Events.on(this.engine, 'beforeUpdate', function (event) {
  // 长度控制(点击伸长技能时)
  if (this.isPusherLengthen) {
    velocity = 90;
    this.pusherMaxY = maxY;
  } else {
    velocity = 85;
    this.pusherMaxY = 620;
  }

  // 方向控制
  if (this.pusher.y >= this.pusherMaxY) {
    direction = -1;

    // 移动到最大长度时结束伸长技能
    this.isPusherLengthen = false;
  } else if (this.pusher.y <= this.pusherMinY) {
    direction = 1;
  }

  // 速度控制
  this.pusher.y += direction * velocity;

  // 缩放控制,在最大长度变化时保持同样的缩放量,防止突然放大/缩小
  ratio = (1 - minScale) * ((this.pusher.y - minY) / (maxY - minY))
  this.pusher.scaleX = this.pusher.scaleY = minScale + ratio;

  // 同步控制,刚体跟推板位置同步
  Body.setPosition(this.pusher.body, { x: this.pusher.x, y: this.pusher.y });
})

推板溢出

所以需要做遮挡处理,这里用 CreateJS 的 mask 遮罩属性可以很好的做「溢出」裁剪:

var shape = new createjs.Shape();
shape.graphics.beginFill('#ffffff').drawRect(0, 612, 750, 220);
this.pusher.mask = shape

最终效果如下:

正常表现

金币

按正常思路,应该在点击屏幕时就在出币口创建金币刚体,让其在重力作用下自然掉落和回弹。但是在调试过程中发现,金币掉落后跟台面上其他金币产生碰撞会导致乱飞现象,甚至会卡到障碍物里面去(原因暂未知),后面改成用 TweenJS 的 Ease.bounceOut 来实现金币掉落动画,让金币掉落变得更可控,同时尽量接近自然掉落效果。这样金币从创建到消失过程就被拆分成了三个阶段:

点击屏幕从左右移动的出币口创建金币,然后掉落到台面。需要注意的是,由于创建金币时是通过 appendChild 方式加入到舞台的,这样金币会非常有规律的在 z 轴方向上叠加,看起来非常怪异,所以需要随机设置金币的 z-index,让金币叠加更自然,伪代码如下:

var index = Utils.getRandomInt(1, Game.coinContainer.getNumChildren());
Game.coinContainer.setChildIndex(this.coin, index);

由于金币已经不需要重力场,所以需要设置物理世界的重力为 0,这样金币不会因为自身重量(需要设置重量来控制碰撞时移动的速度)做自由落体运动,安安静静的平躺在台面上,等待跟推板、其他金币和障碍物之间产生碰撞:

this.engine = Matter.Engine.create();
this.engine.world.gravity.y = 0;

由于游戏主要逻辑都集中这个阶段,所以处理起来会稍微复杂些。真实情况下如果金币掉落并附着在推板上后,会跟随推板的伸缩而被带动,最终在推板缩进到最短时被背后的墙壁阻挡而挤下推板,此过程看起来简单但实现起来会非常耗时,最后因为时间上紧迫的这里也做了简化处理,就是不管推板是伸长还是缩进,都让推板上的金币向前「滑行」尽快脱离推板。一旦金币离开推板则立即为其创建同步的刚体,为后续的碰撞做准备,这样就完成了金币的碰撞处理。

Matter.Events.on(this.engine, 'beforeUpdate', function (event) {
  // 处理金币与推板碰撞
  for (var i = 0; i < this.coins.length; i++) {
    var coin = this.coins[i];

    // 金币在推板上
    if (coin.sprite.y < this.pusher.y) {
      // 无论推板伸长/缩进金币都往前移动
      if (deltaY > 0) {
        coin.sprite.y += deltaY;
      } else {
        coin.sprite.y -= deltaY;
      }

      // 金币缩放
      if (coin.sprite.scaleX < 1) {
        coin.sprite.scaleX += 0.001;
        coin.sprite.scaleY += 0.001;
      }
    } else {
      // 更新刚体坐标
      if (coin.body) {
        Matter.Body.set(coin.body, { position: { x: coin.sprite.x, y: coin.sprite.y } })
      } else {
        // 金币离开推板则创建对应刚体
        coin.body = Matter.Bodies.circle(coin.sprite.x, coin.sprite.y);
        Matter.World.add(this.world, [coin.body]);
      }
    }
  }
})

随着金币不断的投放、碰撞和移动,最终金币会从台面的下边沿掉落并消失,此阶段的处理同第一阶段,这里就不重复了。

奖品

由于奖品需要根据业务情况进行控制,所以把它跟金币进行了分离不做碰撞处理(内心是拒绝的),所以产生了「螃蟹步」现象,这里就不做过多介绍了。

技能设计

写好游戏主逻辑之后,技能就属于锦上添花的事情了,不过让游戏更具可玩性,想想金币哗啦啦往下掉的感觉还是很棒的。

抖动:这里取了个巧,是给舞台容器添加了 CSS3 实现的抖动效果,然后在抖动时间内让所有的金币的 y 坐标累加固定值产生整体慢慢前移效果,由于安卓下支持系统震动 API,所以加了个彩蛋让游戏体验更真实。

CSS3 抖动实现主要是参考了 csshake 这个样式,非常有意思的一组抖动动画集合。

JS 抖动 API

// 安卓震动
if (isAndroid) {
  window.navigator.vibrate = navigator.vibrate || navigator.webkitVibrate || navigator.mozVibrate || navigator.msVibrate;
  window.navigator.vibrate([100, 30, 100, 30, 100, 200, 200, 30, 200, 30, 200, 200, 100, 30, 100, 30, 100]);
  window.navigator.vibrate(0); // 停止抖动
}

伸长:伸长处理也很简单,通过改变推板移动的最大 y 坐标值让金币产生更大的移动距离,不过细节上有几点需要注意的地方,在推板最大 y 坐标值改变之后需要保持移动速度不变,不然就会产生「瞬移」(不平滑)问题。

调试方法

由于用了物理引擎,当在创建刚体时需要跟 CreateJS 图形保持一致,这里可以利用 Matter.js 自带的 Render 为物理场景独立创建一个透明的渲染层,然后覆盖在 CreateJS 场景之上,这里贴出大致代码:

Matter.Render.create({
  element: document.getElementById('debugger-canvas'),
  engine: this.engine,
  options: {
    width: 750,
    height: 1206,
    showVelocity: true,
    wireframes: false // 设置为非线框,刚体才可以渲染出颜色
  }
});

设置刚体的 render 属性为半透明色块,方便观察和调试,这里以推板为例:

this.pusher.body = Matter.Bodies.trapezoid(
... // 略
{
  isStatic: true,
  render: {
    opacity: .5,
    fillStyle: 'red'
  }
});

效果如下,调试起来还是很方便的:

调试模式

性能/体验优化

控制对象数量

随着游戏的持续台面上累积的金币数量会不断增加,金币之间的碰撞计算量也会陡增,必然会导致手机卡顿和发热。这时就需要控制金币的重叠度,而金币之间重叠的区域大小是由金币刚体的尺寸大小决定的,通过适当的调整刚体半径让金币分布得比较均匀,这样可以有效控制金币数量,提升游戏性能。

安卓卡顿

一开始是给推板一个固定的速度进行伸缩处理,发现在 iOS 上表现流畅,但是在部分安卓机上却显得差强人意。由于部分安卓机型 FPS 比较低,导致推板在单位时间内位移比较小,表现出来就显得卡顿不流畅。后面让推板位移根据刷新时间差进行递增/减,保证不同帧频机型下都能保持一致的位移,代码大致如下:

var delta = 0, prevTime = 0;
Matter.Events.on(this.engine, 'beforeUpdate', function (event) {
  delta = event.timestamp - prevTime;
  prevTime = event.timestamp;
  // ... 略
  this.pusher.y += direction * velocity * (delta / 1000)
})

对象回收

这也是游戏开发中常用的优化手段,通过回收从边界消失的对象,让对象得以复用,防止因频繁创建对象而产生大量的内存消耗。

事件销毁

由于金币和奖品生命周期内使用了 Tween,当他们从屏幕上消失后记得移除掉:

createjs.Tween.removeTweens(this.coin);

至此,推金币各个关键环节都有讲到了,最后附上一张实际游戏效果:

结语

感谢各位耐心读完,希望能有所收获,有考虑不足的地方欢迎留言指出。

相关资源

Three.js 官网

Three.js入门指南

Three.js 现学现卖

Matter.js 官网

Matter.js 2D 物理引擎试玩报告