基于Android的“瘋狂投籃”游戲開發(fā)

何向文

（湖南科技學(xué)院 電子與信息工程學(xué)院，湖南 永州 425199）

街頭籃球機(jī)是一項(xiàng)源于美國(guó)流行世界的現(xiàn)代體育競(jìng)枝項(xiàng)目，屬于街頭籃球文化的一部分，是一項(xiàng)適合全民健身、老少皆宜的具有較強(qiáng)競(jìng)技性、趣味性的運(yùn)動(dòng)新項(xiàng)目。投籃機(jī)是把籃球運(yùn)動(dòng)中的投籃動(dòng)作獨(dú)立出來(lái)，設(shè)計(jì)成一種專門用于投籃的練習(xí)設(shè)備。其種類很多，有“兒童籃球機(jī)”“雙人籃球機(jī)”和“單人籃球機(jī)”等。由于其時(shí)尚的外形和動(dòng)感的音樂(lè)效果，很快就流行到了世界各地。

1 游戲的功能概述

“瘋狂投籃”游戲的操作很簡(jiǎn)單，只需用手指輕觸屏幕上的籃球并將其甩出，通過(guò)控制甩的力度和方向來(lái)調(diào)整球的速度和球的走向，進(jìn)行投籃，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)得盡可能多的分?jǐn)?shù)即可。該游戲的運(yùn)行步驟如下。

（1）啟動(dòng)游戲后首先進(jìn)入的是公司圖標(biāo)界面。（2）自動(dòng)進(jìn)入游戲聲音設(shè)置界面，單擊“是”鏈接，則開啟游戲聲音；單擊“否”鏈接，則關(guān)閉游戲聲音。（3）聲音設(shè)置完畢后，自動(dòng)切換到游戲開始菜單界面，該界面共有4個(gè)菜單，分別是開始游戲、幫助、關(guān)于及退出。（4）在開始菜單界面若單擊“幫助”按鈕，則進(jìn)入游戲幫助界面，該界面介紹了本游戲的游戲規(guī)則和游戲控制方法。（5）在開始菜單界面若單擊“關(guān)于”按鈕，則進(jìn)入游戲關(guān)于界面，該界面介紹了關(guān)于本游戲的相關(guān)信息。（6）在開始菜單界面若單擊“退出”按鈕，則退出游戲。（7）在開始菜單界面若單擊“開始游戲”按鈕，則首先切換到游戲加載畫面，加載游戲，由此開始“瘋狂投籃”游戲之旅。（8）游戲加載成功后，則進(jìn)入游戲界面。一開始，屏幕下方有3個(gè)籃球，靜止于地板，屏幕左上方的數(shù)字用來(lái)記錄玩家得分，右上方的數(shù)字表示倒計(jì)時(shí)的時(shí)間。玩家可以通過(guò)手指甩動(dòng)籃球進(jìn)行投籃。（9）游戲中，一旦玩家投出去了球，則開始倒計(jì)時(shí)。（10）游戲中，如果玩家投出去的球進(jìn)了籃筐，則相應(yīng)地增加玩家得分。（11）游戲中，如果玩家投出去的球沒有進(jìn)入籃筐，則不增加玩家得分。（12）游戲中，玩家投出去的球落到地面后便自動(dòng)回滾到屏幕下方。（13）游戲中，如果倒計(jì)時(shí)到0，則此輪游戲結(jié)束，進(jìn)入游戲結(jié)束界面。游戲的功能闡述完畢。本游戲只有一種快速游戲模式，后續(xù)開發(fā)中可自行添加如限分模式、劇情模式等，以增加游戲難度，提高游戲的可玩性。

2 游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 游戲的策劃

現(xiàn)代社會(huì)人們工作日益繁忙，通過(guò)參加體育活動(dòng)來(lái)放松的時(shí)間越來(lái)越少。因此，“瘋狂投籃”作為一款體育類游戲，模擬了現(xiàn)實(shí)世界的體育活動(dòng)，只要帶著手機(jī)，玩家便可以隨時(shí)隨地進(jìn)入虛擬體育世界，享受體育帶來(lái)的樂(lè)趣，滿足玩家對(duì)體育娛樂(lè)性的要求。

“瘋狂投籃”的可玩性強(qiáng)，需要玩家在規(guī)定時(shí)間內(nèi)得盡可能多的分?jǐn)?shù)。游戲過(guò)程中玩家不僅需要控制投籃的方向，還要恰到好處地掌握好投籃的力度，只有協(xié)調(diào)好這兩個(gè)因素，才能將球順利投進(jìn)籃筐，這也是游戲的魅力所在[1]。

如果程序中需要對(duì)圖片進(jìn)行不等比例的拉伸時(shí)，可使用Android sdk安裝目錄下tools文件夾中的draw9patch工具對(duì)圖片進(jìn)行處理，以達(dá)到更好的拉伸效果。

2.2 游戲的架構(gòu)

2.2.1 游戲中用到的主要技術(shù)

程序中聲音設(shè)置界面、開始菜單、幫助界面、關(guān)于界面、加載界面及結(jié)束界面均用2D技術(shù)實(shí)現(xiàn)。以上界面均繼承和擴(kuò)展自SurfaceView并重寫了其中的onDraw方法，所有的按鈕均為筆者用貼圖實(shí)現(xiàn)，避免了使用Android的自帶控件，使游戲畫面更加絢麗、個(gè)性。

游戲時(shí)的界面使用3D技術(shù)實(shí)現(xiàn)，游戲界面繼承和擴(kuò)展了GLSurfaceView并實(shí)現(xiàn)了Renderer接口，通過(guò)重寫onTouchEvent方法實(shí)現(xiàn)與用戶的交互。

本游戲開發(fā)中使用的碰撞檢測(cè)是一大難點(diǎn)，運(yùn)用到了數(shù)學(xué)中的向量知識(shí)和相關(guān)的物理知識(shí)。實(shí)際商業(yè)化游戲開發(fā)中，往往使用的碰撞檢測(cè)算法更效率、更準(zhǔn)確、更成熟。而這些算法都是由數(shù)學(xué)家研究的。

2.2.2 游戲的框架與游戲界面類的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（1）啟動(dòng)游戲后，首先在BasketballActivity中初始化，閃過(guò)界面。（2）在BasketbalLActivity中初始化SoundView，將用戶界面切換到聲音設(shè)置界面。（3）設(shè)置完游戲聲音后，SoundsView通過(guò)重寫其onTouchEvent方法，向BasketbaIIActivity中的消息管理器發(fā)送消息，初始化MenuView，并通過(guò)調(diào)用MenuThread線程繪制開始菜單界面，將界面切換至開始菜單界面。（4）在開始菜單界面MenuView中，單擊不同的按鈕，將向BasketballActivity中的消息管理器發(fā)送不同的消息，進(jìn)入不同界面。如單擊“幫助”按鈕，則向消息管理器發(fā)送消息，進(jìn)入幫助界面。（5）當(dāng)單擊“開始游戲”按鈕時(shí)，先向消息管理器發(fā)送消息，初始化LoadView，將開始菜單切換至游戲加載界面。（6）在加載界面加載動(dòng)畫完成時(shí)，向消息管理器發(fā)送消息，初始化GLGameView，進(jìn)入游戲界面。首先GLGameView會(huì)初始化背景類、球類等場(chǎng)景類來(lái)繪制場(chǎng)景。同時(shí)將啟動(dòng)線程BallGoThread來(lái)改變球運(yùn)動(dòng)的位置及其狀態(tài)，刷新游戲界面，進(jìn)行動(dòng)畫的繪制，同時(shí)通過(guò)調(diào)用CollisionUtil類來(lái)進(jìn)行碰撞檢測(cè)。（7）游戲界面類需要初始化的類為：BackWall，LeftWall，RightWall，F(xiàn)loor，Roof，Board，Ring，Cylinder，Assemble，Panel，Score，Deadtime，BallForDraw，LogicalBall，BallGoThread。（8）在MenuView中一旦單擊“開始游戲”按鈕則啟動(dòng)線程DeadTimeThread來(lái)實(shí)時(shí)判斷倒計(jì)時(shí)是否到零。如果到零則向消息管理器發(fā)送消息，初始化OveView，進(jìn)入結(jié)束界面。（9）在結(jié)束界面，如果觸摸屏幕的“再玩一次”字樣，則向消息管理器發(fā)送消息，將結(jié)束界面切換到開始菜單界面。

本游戲中的界面有很多，包括游戲主菜單、幫助界面、關(guān)于界面、加載界面及結(jié)束界面。但實(shí)現(xiàn)方式類似，均繼承了SurfaceView。

游戲開始菜單是游戲的一個(gè)重要界面，當(dāng)一開始進(jìn)入游戲，設(shè)置完音樂(lè)后就會(huì)進(jìn)入這個(gè)界面，而游戲勝利后，依然回到該界面。開始菜單MenuView類是本程序最主要的類之一，其實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。

本游戲?yàn)?D游戲，游戲界面繼承了GLSurfaceView，游戲界面的主要作用是組裝各個(gè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了的部件，并進(jìn)行游戲結(jié)束的判斷。

2.3 游戲界面中主要場(chǎng)景的繪制及籃球運(yùn)動(dòng)

本游戲場(chǎng)景由較多部件組成，由于篇幅有限，筆者在這里只給出較為典型的部件的繪制。游戲中的墻壁、地板、屋頂、儀表板和計(jì)分均采用矩形貼紋理的方式實(shí)現(xiàn)，即繪制一個(gè)矩形，然后對(duì)其貼背景或者地板的紋理，然后進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)，把背景和地板放置到游戲界面合適的位置。

籃板的實(shí)質(zhì)是一個(gè)正六面體，其正面貼有籃板的紋理。正六面體的中心點(diǎn)與其坐標(biāo)原點(diǎn)重合，這樣在以后調(diào)用時(shí)會(huì)很方便。真實(shí)籃板的整體繪制需要非常復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，包括圓環(huán)、圓柱和六面立方體。用圓環(huán)知識(shí)構(gòu)造籃環(huán)，用圓柱知識(shí)構(gòu)造籃筐支架，用六面立方體的知識(shí)構(gòu)建籃板。

由于倒計(jì)時(shí)的紋理是采用分割位圖來(lái)獲得的，并且倒計(jì)時(shí)的變化是通過(guò)特定的DeadtimeThread.java來(lái)控制的。

為了實(shí)現(xiàn)真實(shí)的籃球運(yùn)動(dòng)效果，本游戲中籃球的運(yùn)動(dòng)拋物線完全模擬現(xiàn)實(shí)中的籃球運(yùn)動(dòng)的拋物線軌跡[2]。

2.4 籃球與籃筐的碰撞檢測(cè)

進(jìn)行籃球與籃筐的碰撞檢測(cè)的最終目的是為了判斷籃球是否投進(jìn)籃筐，編寫CollisionUtil.java主要考慮的是籃球與籃筐碰撞的情況，即已知籃球碰撞前的速度、籃球撞擊時(shí)的位置、籃球撞擊時(shí)的撞擊點(diǎn)，得出籃球撞擊后的反彈速度。思路如下：（1）求籃球碰撞后的反彈速度。（2）求籃球的撞擊點(diǎn)。

在整個(gè)游戲當(dāng)中，籃球不僅會(huì)和籃筐發(fā)生碰撞，還會(huì)與墻壁、地板和屋頂發(fā)生碰撞，所以同樣要對(duì)其進(jìn)行碰撞檢測(cè)。由于將速度分成了沿XYZ軸的分速度Vx，Vy，Vz，所以每次碰撞時(shí)，只是垂直于碰撞面的分速度的方向變成它的相反方向，其余分速度方向不變。

2.5 手機(jī)屏幕拾取技術(shù)

在2D游戲中，觸屏游戲的物體拾取只需判斷所觸屏幕點(diǎn)的坐標(biāo)與所要拾取的物體所在點(diǎn)的坐標(biāo)（物體投影到屏幕上的坐標(biāo)）的關(guān)系，如果所觸點(diǎn)坐標(biāo)在物體所在坐標(biāo)范圍內(nèi)表示拾取到物體，則可以進(jìn)行下一步操作，反之則不執(zhí)行拾取操作。

在3D游戲中，同樣要判斷所觸屏幕點(diǎn)的坐標(biāo)與所要拾取的物體所在點(diǎn)坐標(biāo)的關(guān)系，但所要考慮的就不光是屏幕觸控點(diǎn)的問(wèn)題了。3D物體處于三維立體空間中，不同物體不一定處于同一平面，這時(shí)候就要從手指所觸屏幕點(diǎn)對(duì)應(yīng)的3D空間中的點(diǎn)沿目光方向向遠(yuǎn)處發(fā)出一條射線，第1個(gè)與射線相交的物體即是要拾取的物體[3]。

3 游戲的優(yōu)化與改進(jìn)

在玩家眼中，好的游戲總會(huì)是有聲有色、豐富多彩的，離開了生動(dòng)的音效，游戲的體驗(yàn)就會(huì)大打折扣，所以對(duì)音效的處理是游戲開發(fā)中必不可少的。本游戲中，對(duì)音效的處理并不夠完善，有能力的玩家可以在適當(dāng)?shù)牡胤教砑由弦粜?，以提升玩家的體驗(yàn)感。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]弋改珍，趙丹.基于Android平臺(tái)的飛機(jī)游戲的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2016（7）：183-186.