HTML5游戏技术开发难点分析

HTML5游戏技术开发难点分析

Dawei Cheng 程大伟...于星期三, 29/05/2013 - 02:01 提交

∙分类: 游戏开发

∙HTML5

∙JavaScript*

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∙中级

HTML5游戏的优劣势

最近微信公众游戏平台讨论得如火如荼，HTML5游戏的热度也一波高过一波，那么开发HTML5游戏和传统游戏相比有什么优劣势呢？

首先看优势，当属跨平台最受欢迎，开发一套游戏即可在PC，平板、手机中无缝切换，而且统一标准的API也极大地方便开发者。其次，HTML5原生浏览器支持，无需任何插件支持，这对用户来说也是很大的一个优点。最后当属各大公司的鼎力支持，Google，Microsoft，Tecent, UC web等等

然而目前来看，HTML5的劣势主要体现在性能不足和游戏开发特殊API的缺失等，这篇文章将和大家分享在HTML5游戏开发中，常见的技术瓶颈以及如何解决。

输入事件响应

总所周知，游戏玩家点击频率是相当高的，能够达到120次每秒，而一款游戏显示达到30 FPS 即相当流畅，人眼基本感受不出间隔了。那么在HTML5中如何去处理这些输入事件呢？由于JavaScript 的单线程特性，如果原封不动地去处理这些输入事件，那么可想而知，UI现成将完全被阻塞掉。

解决方法分为三步：

1. 在缓存中记录每个输入事件，并非立刻处理事件

2. 在每次渲染时处理缓存

3. 自动清空缓存中已经处理过的事件

示例程序如下，我们分别通过buffer和no buffer情况下，一直按按钮来观察瞬时FPS的变化，通过在IE上面测试有buffer的情况下，性能要高于no buffer情况下20%左右，当点击频率高时，性能提升更加明显。读者可以下载App在本机进行测试。下载地址在本文附件中: 下载。

时间轴

开发过Flash游戏的朋友肯定对时间轴很有感情，用来做关键帧动画等非常方便。那么在HTML5中有没有时间轴可以用呢？如何精确控制帧动画。

解决方案有两个：

1. 使用setInterval动画可以达到目的，但是setInterval的精度比较低，在空闲状态下setInterval()的精度量级为10ms，setInterval的示例代码如下：

2. 更好的方案是在每一秒里面计算已渲染的帧数，同时设置很小的回调间隔，仅在正确的时间进行渲染，这样可以方便的得到FPS信息，示例代码如下：

图层

图层是游戏开发中，非常重要的概念，使用图层可以将活动物体和背景静止物体相分离，分开渲染和绘制，仅仅重绘必要部分并缓存以固定模式变化的帧动画来提高性能，通过图层，还可以由

Play/Stop/Show/Hide等封装游戏逻辑。在事件处理上，图层同样很重要，通过只处理落在图层上的事件，可以提升游戏体验。但是在HTML5中并没有图层工具，这给游戏开发者增加开发难度。

第一个解决方案是通过共享canvas的逻辑图层，具体步骤为：使用同一个canvas将绘图代码按逻辑关系封装成“图层”。这种方法难点在于如何尽可能缩小重绘区域。它的优点是可最大化绘图性能，方便实现timing function；缺点是图层间无法完全独立，需要反复重绘同样内容。这种方法比较适合于存在大量动态图元的场景。

第二个解决是基于DOM元素层级关系来将Canvas分级创建多个canvas结点，每一个独立渲染，用zIndex管理层级关系。这样来处理的优点是图层互相不干扰，业务逻辑可完全独立；缺点在于动态渲染效率较低。适用场景是背景动画/游戏菜单/独立的动画元件等。

其结构如下：

关键帧

Flash游戏开发中，通过设置关键帧可以快速创建出动画效果，那么在HTML5游戏中，关键帧可以通过以下方法来设置：

第一步，将关键帧事先绘制好，制作成图片，然后配置帧出现的时间点、帧与帧之间的间隔最后将将关键帧图片打包成整张图片。

这个方法对应于两个方案，分别是Canvas方案和CSS Animation的方案。Canvas方案用drawImage 绘制图片，通过设置合适的clip区域来动态绘制的关键帧，可使用getImageData/putImageData来绘制。CSS Animation的方案keyframes 和Timing functions来操作。

音频效果

音频效果的处理详见另一篇文章的介绍：用HTML5 Audio API开发游戏音乐。

Canvas绘图性能

Canvas绘图是游戏开发最需要注意的点。下图是一款游戏的性能分析，可以看出，stroke占用了84.74%的性能。

我们可以通过以下几个方法来提升Canvas性能：

1. 预渲染场景中的部分物体, 最后一次性Stoke()/fill()

我们分别测试了上图中的直接渲染方案和预渲染方案，结果显示在Chrome中，有接近100%的性能提升。

2. 使用水平/竖直的直线绘图性能比斜线性能要好，同时可以使用Rotate, Scale等避免多次绘图操作，如下图所示，斜线，四边形等都可以由左边的正方形通过变形得到。

3. 避免做重复的像素操作。在游戏中，经常出现一个角色有不同的配色方案，这时候，我们通过色彩和透明度的调节和叠加比直接像素操作更高效。如我们需要渲染下图中的黄忠，同时我们还需绿色，紫色等等。那么我们通过几种基本颜色进行叠加来获得所要的效果更好。

Canvas的绘图性能一直是游戏开发者最为繁琐的事情，那么下面列出三种替代Canvas的选择，但是也是各有各的有点和缺点：

1. WebGL-2d使用webGL 渲染2d canvas，WebGL可以充分使用GPU来渲染，提高性能。但是目前浏览器对WebGL的支持度还不如Canvas，尤其在移动端浏览器上面。

2. SVG + CSS3

Adobe Wallaby将Flash动画导出成SVG + CSS3 Animation。

3. 简单动画采用DOM元素

通过Absolute positioning: 改变left/top/right/bottom和CSS translate来做动画

第二和第三个方案都仅适合于动画比较简单的场合。

参考