基于C#的Windows游戲開發(fā)的方法與原理

畢文斌+郭曉玉

摘要：在Visual Studio環(huán)境中使用C#編寫游戲項(xiàng)目是很多計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生非常愿意嘗試的課題，該文通過一個小的例子，給出這類游戲項(xiàng)目的開發(fā)方法與基本原理，這個方法的掌握可以使一些基于文件和數(shù)據(jù)庫的游戲項(xiàng)目的開發(fā)變得更加簡單。

關(guān)鍵詞：雙緩存（DoubleBuffered）；計時器（Timer）

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）01-0106-02

一般以為游戲必須在專業(yè)的游戲開發(fā)平臺上去實(shí)現(xiàn)，而基于C#的Winforms應(yīng)用程序一般用來開發(fā)基于數(shù)據(jù)庫的管理類應(yīng)用程序。但是各個平臺都有自身的長處，也都有自己的短板：基于C#的Winforms程序?qū)κ褂梦募皵?shù)據(jù)庫有著天然的優(yōu)勢，專業(yè)的游戲開發(fā)平臺更偏重圖像刷新的頻率和聲音的及時性，而要在這些平臺上使用文、數(shù)據(jù)庫及其他控件，明顯比前者不便。

在認(rèn)真觀察了XNA游戲開發(fā)的內(nèi)部體制之后，經(jīng)詳細(xì)的理解Winforms的DoubleBuffered（雙緩存）機(jī)制，加上靈活使用Winfroms自身提供的Timer（計時器）組件，也可以開發(fā)出像掃雷、連連看及中國象棋這類2D游戲，游戲體驗(yàn)和專業(yè)游戲平臺并無明顯的差別，但要比使用C++語言或從另外學(xué)習(xí)新的平臺入手要簡單得多；尤其如果游戲是基于數(shù)據(jù)庫的，并且界面中需要給用戶提供輸入或選擇的控件，這種情況下Winfroms的優(yōu)勢更加明顯。

簡單地說，雙緩存機(jī)制就是就是在內(nèi)存中定義個圖片，繪圖時先在內(nèi)存中畫好，再使用這個圖片更新你要畫圖的地方，這個機(jī)制可以有效地避免圖像閃爍的問題，使用雙緩存機(jī)制的過程如下：

1） 新建一個Winforms應(yīng)用程序，將窗體的DoubleBuffered屬性設(shè)置為True；

2） 重載窗體的OnPaint函數(shù)，在這個函數(shù)中“畫”游戲所需要的畫面；

3） 在窗體設(shè)計界面根據(jù)需要中拖入一個或多個Timer組件，根據(jù)游戲的實(shí)時情況更新數(shù)據(jù)并調(diào)用窗體的Invalidate（）函數(shù)，這個函數(shù)促發(fā)調(diào)用OnPaint（）函數(shù)，更新游戲畫面。

下面以一個簡單的例子來學(xué)習(xí)一般游戲的開發(fā)方法：

1） 新建一個Winforms項(xiàng)目，將其命名為Rotating，將Form1的DoubleBuffered屬性設(shè)置為True，在項(xiàng)目的Debug文件夾中粘貼圖片threerings，一般選擇png格式的圖片，如果是用來當(dāng)游戲背景圖，也可以使用其他格式的圖片。Threerings.png如圖1所示：

這是由三個環(huán)旋轉(zhuǎn)所截得的48個時刻的小圖片（80x100），就像電影的膠片一樣，如果連續(xù)“播放”它們，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的效果；

2） 拖入一個Timer控件，其默認(rèn)名為timer1，將其Interval屬性設(shè)置為80；

3） 在Form1.cs文件中新建以下全局變量：

Bitmap bmpAll；

Bitmap[] bmpFragments=new Bitmap[48]；//48張小圖片

int bmp_X = 0；//畫布左上角的橫坐標(biāo)

int bmp_Y = 0；//畫布左上角的縱坐標(biāo)

int DisplayIndex = 0； }//當(dāng)前顯示的小圖片的索引

4） 在窗體的Load事件中輸入以下代碼：

private void Form1_Load（object sender， EventArgs e）

{

bmp_X = this.ClientRectangle.Width / 2 - 40；

bmp_Y = this.ClientRectangle.Height / 2 - 50；

bmpAll = new Bitmap（Application.StartupPath + "＼＼threerings.bmp"）；

for （int row = 0； row < 8； row++）

for （int col = 0； col < 6； col++）

bmpFragments[row * 6 + col] = bmpAll.Clone（new Rectangle（col*75，row*75，75，75），bmpAll.PixelFormat）；

this.timer1.Start（）；

5） 在Form1.cs文件中手動輸入重載函數(shù)OnPaint函數(shù)，代碼如下：

protected override void OnPaint（PaintEventArgs e）

{

Bitmap bufferBmp = new Bitmap（this.ClientRectangle.Width - 1， this.ClientRectangle.Height - 1）；//空背景的畫布

Graphics g = Graphics.FromImage（bufferBmp）；

g.DrawImage（bmpFragments[DisplayIndex]， new Point（bmp_X， bmp_Y））；

e.Graphics.DrawImage（bufferBmp， 0， 0）；

g.Dispose（）；

base.OnPaint（e）；

}

6） timer1的Tick事件代碼如下：

private void timer1_Tick（object sender， EventArgs e）

{

DisplayIndex = （++DisplayIndex） % 48；

if （DisplayIndex == 47 && this.timer1.Interval>=20）

this.timer1.Interval -= 10；

this.Invalidate（）；//促發(fā)調(diào)用OnPaint（）函數(shù)

}

現(xiàn)在運(yùn)行程序，就可以看到一個旋轉(zhuǎn)的三色環(huán)，每旋轉(zhuǎn)一個周期，由于timer1的Interval減少了10，所以會旋轉(zhuǎn)的比上個周期更快。

當(dāng)游戲上有更多的變化的元素時，如：移動的棋子、控制游戲時間的進(jìn)度條、

爆炸特效等，需要為每個元素創(chuàng)建不同的Timer，以更新與這個元素相關(guān)的位置、百分比、爆炸圖片索引等數(shù)據(jù)信息，當(dāng)這些信息更新時，調(diào)用代碼this.Invalidate（）；以更新畫面。

最后說一下游戲聲音的處理：一般播放流暢的背景音樂時，使用Visual Studio自帶的多媒體播放控件，如果需要及時響應(yīng)的聲音，如點(diǎn)擊棋子、碰撞等，可以使用Windows自帶的PlaySound函數(shù)。

就當(dāng)前的實(shí)踐來說，圖像的顯示與更新非常好，即使像掃雷這種畫有很多方格的游戲都非常流暢，但一些特定的游戲聲音會出現(xiàn)卡頓：比如彈球游戲，上一個碰撞聲音正在播放，下一個碰撞已經(jīng)到來，這時PlaySound函數(shù)不會自動結(jié)束正在進(jìn)行的播放，所以還需要添加額外的變量進(jìn)行控制—即使專業(yè)的游戲開發(fā)平臺，也會出現(xiàn)這種情況，需要設(shè)計人根據(jù)游戲體驗(yàn)做出合理的取舍。

備注：上述例子是以整個窗體作為游戲畫布，如果界面中除了顯示圖像，還想加入Visual Studio的自帶的輸入或選擇類控件，可以將界面的某個不包含這些控件的區(qū)域作為畫布（在OnPaint（）函數(shù)中定義），這樣更新畫面時僅更新游戲畫面，而不會同時重繪這些控件。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊關(guān)勝，栗俊霞.精通XNA圖形與游戲程序設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社， 2012.

[2] 畢文斌，孫明亮.C# Windows游戲設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社， 2014.endprint