手机游戏引擎中的背景绘制.docx
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手机游戏引擎中的背景绘制
TiledBackground
ForNewEmployeeTraining
DocumentID:
Department:
Programming
Author（s）:
CaoHeng
Editor（s）:
CaoHeng
Date:
2005.01.18
Version:
V0.001
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Date
Editors
V0.001
Create
01/18/2005
CaoHeng
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Name
Function
Dept.
Date
Signature
TableofContents
1Introduction4
1.1PurposeandScope4
1.2Abbreviation4
1.3Reference4
1.4Other4
2TiledBackground4
2.1什么是TiledBackground4
2.2TiledBackground的数据结构5
2.3TiledBackground显示算法5
2.3.1逐块绘制法5
2.3.2缓冲绘制法5
2.3.3多层背景5
ListofTables
Table21Thefirsttable’scaption.5
Table22Thesecondtable’scaption.5
ListofFigures
Figure21Thefirstfigure’scaption.5
Figure22Thesecondfigure’scaption.5
1
Introduction
1.1PurposeandScope
游戏引擎作为游戏制作的基础是保证游戏质量的最重要部分，目前主要包括两方面：
背景绘制和动画播放。
为了使新员工对目前开发的手机游戏能够有深入的了解，此文档详细描述了目前使用的背景绘制的原理和具体实现方法。
1.2Abbreviation
GDGameDesign
BGBackground
1.3Reference
[1]CaoHeng,Gameloft,“TrainingMinutesForGameTools”,V0.002.
2TiledBackground
2.1什么是TiledBackground
游戏场景中的背景要展现出一副巨大的图像，它是游戏设计者表现游戏环境和氛围的重要手段。
无论对于PC游戏还是其他平台的游戏，巨大的背景都会带来容量问题，而容量对于手机游戏更是十分宝贵的。
为了使用尽量少的图绘制出尽量多的背景，背景图像由无数的等大小的图形组成，这些图形通常使用正方形。
而这些图形的种类是有限的，只是每一个都可能被使用了很多次。
就好像墙上的瓷砖一样，可以通过有限的种类拼出无限的组合。
那么组成背景的图形就被称为Tile，而使用Tile拼成的背景就被称为TiledBackground。
最后，我们把拼接一副背景所用的所有Tile保存在一张图像中，就构成了我们在游戏中使用的图像资源，我们通常称之为Tileset。
并且，我们会把Tileset中的每一个Tile进行编号，顺序是从左到右，从上到下，如下所示。
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通过编号，我们可以把组成巨大背景的每一个Tile用该Tile在Tileset中的索引值（Index）表示，如下所示。
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我们将这些索引值以从左到右，从上到下的顺序保存起来，就得到了一个连续的索引值的数组。
这样，我们只要拥有Tileset的图像和索引数组就可以得到一副完整的背景了。
2.2TiledBackground的数据结构
通过上一节的介绍，我们可以知道，巨大的背景可通过一张很小的Tileset图和索引数组来绘制出来。
在手机功能允许的范围内，程序还可以对Tile进行水平翻转（XFlip）和垂直翻转（YFlip），这样就可以在背景中使用经过翻转的Tile，用于丰富背景图的内容。
2.2.1XML数据格式
为了通用性和可读性，在编辑阶段我们将Background的索引数组和相关数据保存为XML格式，这样不仅可以在IE等软件中浏览，更可以在Notepad,UltraEditor,HexEditor等工具中进行编辑。
下面是一个XML文件的例子，该格式为公司内部定义。
xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"?
>
\mac.png"tilew="16"tileh="16"tilew_t="10"tileh_t="11">
16,16,16,16,-1,16,16,16,16,16,6,16,16,16,16,16,16,16,16,16,6,16,16,16,16,16,
16,16,16,16,6,16,16,16,17,1073741841,16,16,16,16,6,16,2,2,0,1073741824,2,2,2,2,6,16,7,7,5,1073741829,7,7,7,7,6,16,19,11,8,1,11,11,11,19,6,10,19,19,12,1073741836,15,15,19,19,13,14,536870930,536870930,536870930,536870930,536870930,536870930,536870930,536870930,9,18,18,18,18,18,18,18,18,18,4,4,1073741828,1073741828,4,4,1073741828,1073741828,4,4
\phb.png"tilew="16"tileh="16"tilew_t="10"tileh_t="11">
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,3,0,0,0,0,0,0,0,0,3,3,0,0,0,0,0,0,0,0,3,3,0,0,0,0,0,0,0,0,3,3,0,0,1,1,0,0,0,0,3,3,0,0,1,1,0,0,0,0,3,3,4,0,1,1,0,0,0,4,3,3,4,4,1,1,0,0,4,4,3,3,2,2,2,2,2,2,2,2,3,2,2,2,2,2,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3
在例子中，我们可以看到紫色的为背景图的大小（单位为象素），绿色依次为Tileset图像文件的路径，Tile的宽度，Tile的高度，背景上每行的Tile数量，背景上每列的Tile数量，棕色即为索引数组。
在索引数组中，每一个Tile的索引用一个4Bytes的整数表示，如果索引值小于0（即二进制中的最高位为1），表示该Tile为空（即没有Tile），为了便于记录，我们将二进制中的次高位和次次高位是否为1，分别用于表示每个Tile是否需要进行XFlip或YFlip。
如例子中的-1就表示该位置没有Tile，1073741828（0x40000004）表示该Tile进行了XFlip。
2.2.2物理层的用途
在上面的XML文件中，有两层背景，第一层用于游戏中绘制背景，可称为显示层（VisualLayer），第二层不用于绘制背景，只以同样的形式记录每个Tile的物理属性，可称为物理层（PhysicalLayer）。
为了给背景上不同的区域划分物理属性，比如有些区域人物可以通过，有些区域不能通过。
我们使用另外一套Tileset拼出与显示层同样大小的物理层，我们的目的只是得到物理层的索引数组，用这套索引数组表示每一个Tile对应位置的物理属性，而不是将物理层画到屏幕中。
2.2.3背景编辑工具
目前我们所使用的背景编辑工具为ezPlayfieldEditor.exe，它是Gameloft－Beijing内部使用的开发工具，由Java语言编写，使用J2SDK1.4.2编译完成，因此在J2SDK1.4.2的环境下才可以正常运行。
它可以创建、读取、保存XML格式的背景数据，由于项目的不断创新，该工具还在不断的修改和完善中。
2.2.4数据格式转换
XML文件并非游戏使用的最终资源，我们必须将XML文件转换为二进制文件，以便于程序使用和减少容量。
所使用的工具为Convert.exe，与ezPlayfieldEditor一样，在公司内部开发和使用。
二进制文件的数据结构与XML文件基本相同，同样包括每张背景的宽、高和Tile的宽、高等信息。
而对使用的Tileset图像文件进行了统一的编号，在二进制文件中只记录背景所用Tileset的编号。
由于各个项目都会对所用的二进制资源进行容量上的优化，所以具体格式不尽相同，这里就不举例介绍了。
大家可以集思广益，不断创新，以达到容量最小，使用最便利的目的。
2.3TiledBackground显示算法
显示算法就是通过二进制文件和Tileset图在屏幕上的绘制背景的算法。
对于手机游戏来说，显示算法的速度是最重要得。
2.3.1逐块绘制法
当屏幕（红色框）要绘制背景上某一区域时，我们将涉及到的Tile（黄色区域）逐块绘制到对应的位置，就是逐块绘制法。
逐块绘制法是显示背景的最基本的方法。
当我们已知屏幕原点（左上角）在背景中的位置时，只要知道Tile的宽高，背景的宽高，就可知道每个涉及到的Tile相对屏幕的位置，用两层循环就可以绘制出来。
但是这种方法有一个致命的缺点，就是每帧都需要将所有涉及的Tile重新绘制到屏幕上，极大的影响了游戏的流畅度。
为了提高速度，于是有了下面的缓冲绘制法。
2.3.2缓冲绘制法
当屏幕在背景中移动时，实际上所涉及的Tile根本没有变化，或者只有一小部分发生了改变。
所以我们可以创建一个背景图像缓冲（buffer），保存当前屏幕的背景图像，减少每帧得画图次数，可以大大提高速度。
当我们创建的图像缓冲和黄色区域大小相同时，如果背景涉及的Tile没有变化，我们只需将缓冲图像画到屏幕的适当位置上。
如果背景涉及的Tile发生了变化，如变为绿色区域，我们只需更新变化的部分Tile到背景缓冲，再将缓冲画到屏幕上即可。
为了保留缓冲图像中已有部分，我们采用滚动更新的方法。
假设，当屏幕向右下移动时，缓冲中最上和最左的Tile已无用（即I、II、III区），我们便将新的最下的Tile保存在最上（I、II区），将新的最右的Tile保存在最左（I、III区），得到新的缓冲图像。
最后，我们将新的背景缓冲分4区，按照实际位置画到屏幕上即可，对应关系如图。
当然，按照屏幕在背景中的位置，我们的缓冲分区会出现四种情况。
●分1个区，刚好背景没有被缓冲切开
●分2个区，背景只在X轴方向被缓冲切开
●分2个区，背景只在Y轴方向被缓冲切开
●分4个区，背景在X、Y轴方向都被缓冲切开（如例子）
2.3.3多层背景
背景和动画的图像是相同的，可以有透明效果。
为了得到更加丰富的游戏背景，我们可以将两层甚至多层背景重叠，使背景的组合更多，更加复杂。
多层背景与单层背景的原理完全相同，也使用一个背景图像缓冲，区别在于更新缓冲时，需要更新多次缓冲，每一个Tile的位置会被多个Tile按顺序更新。
2.3.4游戏背景知识扩展
●背景缓冲的大小
背景缓冲图像的大小要大于屏幕最多可涉及的Tile的区域。
例如：
屏幕大小是128X128，Tile是8X8，缓冲图像至少是
136X136=（128+8）X（128+8）
屏幕大小是120X130，Tile是8X8，缓冲图像至少是
128X144=（120+8）X（（130+7）/8*8+8）
屏幕大小是screenWXscreenH，Tile是tileWXtileH，缓冲图像至少是
（screenW+（tileW-1））/tileW*tileW+tileWX（screenH+（tileH-1））/tileH*tileH+tileH
●背景缓冲的内存消耗
背景缓冲虽然可以提高游戏的速度，但是它所占用的内存也是十分巨大的。
在一般手机中，一张图片的大小为长X宽X2。
如背景缓冲的大小为136X136，那么它所占用的内存为36992Bytes。
因为，我们可以认为使用背景缓冲是用内存换取速度的一种手段。
在游戏开发过程中，经常会利用内存换取速度，或者速度换取内存。
●背景缓冲的滚动
当游戏的背景只用到了X轴滚动或者Y轴滚动时，我们的代码就可以进行优化，去掉不需要的滚动代码，可以减少一些容量的负担。
●多层背景的限制
由于多层背景在更新缓冲时比单层背景要更多的绘图操作，因此更新缓冲的速度相对较慢。
对于性能较差和背景滚动频繁的项目不宜使用这种方法。
另外，多层背景必然使用多个Tileset，而Tileset也会消耗大量内存，因此对于内存紧张的项目也不宜使用该方法。
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