九天雁翎的博客
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游戏中的动画简介

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前言

    本文仅仅介绍简单的动画技术而已,主要还是为以后发布关于更丰富的动画表现做基础,所以不要对本文期待太高。全文的技术含量也就比hello world高那么一点点。在简单的介绍了一些动画的概念之后,然后用C++,java applet分别实现了一个简单的动画。至于怎么在网页中运行java applet的问题,可以参考以前的文章《在CSDN博客中部署及运行JAVA Applet》。需要注意的是,要看到java applet自然需要先安装过java,还需要在浏览器中允许才行。


什么是动画

事实上,最简单的解释就是运动的图画-_-!我们研究的是计算机中的动画。
计算机动画动画与运动是分不开的,可以说运动是动画 的本质,动画是运动的艺术。从传统意义上说,动画是一门通过在连续多格的胶片上拍摄一系列单个画面,从而产生动态视觉的技术和艺术,这种视觉是通过将胶片 以一定的速率放映的形式体现出来的。一般说来,动画是一种动态生成一系列相关画面的处理方法,其中的每一幅与前一幅略有不同。
    计算机动画是采用连续播放静止图像的方法产生景物运动的效果,也即使用计算机产生图形、图像运动的技术。计算机动画的原理与传统动画基本相同,只是在传统动画的基础上把计算机技术用于动画的处理和应用,并可以达到传统动画所达不到的效果。由于采用数字处理方式,动画的运动效果、画面色调、纹理、光影效果等 可以不断改变,输出方式也多种多样。” -- 来自参考一

计算机动画的基本原理
    根据运动的控制方式可将计算机动画分为实时(real-time)动画和逐帧动画(frame-by-frame)两种。实时动画是用算法来实现物体的运动。逐帧动画也称为帧动画或关键帧动画,也即通过一帧一帧显示动画的图像序列而实现运动的效果。根据视觉空间的不同,计算机动画又有二维动画与三维动画之分。”-- 还是来自参考一

我们研究的主要是实时动画,其实说简单点就是实时计算出来的动画,而不是原来做好的,现在拿来放,但是,效果上,我们还是一帧一帧的播放,只不过每一帧都是实时计算出来的。每一秒播放的帧数就是常提起的FPS(Frames Per Second),一般对于电脑游戏来说,每秒30帧是底线,60帧是最理想的境界,手机游戏的话20帧也有。要是FPS太低,容易产生跳跃停顿现象,即我常说的“像放幻灯片”(不知道别人常说不)。事实上,在硬件条件的限制内尽可能实现更好的游戏画面,并且保持较高的FPS,这是游戏程序员奋斗不息的永恒主题。


动画在程序中的表现(首先以C++为例)

    事实上,因为动画的原理,用于描绘动画的程序(游戏也算,以下略)与普通程序非常不一样,普通程序往往等待用户输入后才有反应,平时可以空闲,但是动画不行,每一帧都得实实在在的计算,绘制。
    所以,程序的结构也就与普通的程序不太一样,首先用从《Windows游戏编程大师技巧》中的游戏框架中抽出的伪码看看一个动画程序大概要的东西。

// initialize game here
Game_Init();

// enter main event loop
while(TRUE)
{
    // test if there is a message in queue, if so get it
    if (PeekMessage(&msg;,NULL,0,0,PM_REMOVE))
    {
        // test if this is a quit
        if (msg.message == WM_QUIT)
            break;

        // translate any accelerator keys
        TranslateMessage(&msg;);

        // send the message to the window proc
        DispatchMessage(&msg;);
    } // end if

    // main game processing goes here
    Game_Main();

} // end while

// closedown game here
Game_Shutdown();

// return to Windows like this
return(msg.wParam);

int Game_Main(void *parms = NULL, int num_parms = 0)
{
        DWORD dwStartTime;

        dwStartTime = GetTickCount();
        // this is the main loop of the game, do all processing here

        // for now test if user is hitting ESC and send WM_CLOSE
        if (KEYDOWN(VK_ESCAPE))
                SendMessage(ghWnd,WM_CLOSE,0,0);

        // another key down is test here

        SceneShow();

        // control the frame rate
        while(GetTickCount() - dwStartTime < TIME_IN_FRAME)
        {
                Sleep(1);
        }

        // return success or failure or your own return code here
        return(1);

} // end Game_Main

以上就是一个动画程序(其实是个游戏程序)需要的核心要素,主要部分就是运算,显示的循环,并且,需要控制住循环的频率(实际也就控制了显示的FPS),在游戏程序中还需要接受用户的输入。最最主要的是,即使没有任何输入,程序还是在不停的循环,这点与Windows程序的消息驱动有很大的区别,一般来说,将动画的播放与帧相关,也就是绘制时以帧为单位来决定如何绘制,被称为基于帧,同样的还有基于时间的动画,这点用在游戏中也是一样的,其实说起来,游戏本质上就是接受玩家输入的可交互式动画。两种方式在FPS稳定时效果一致,在FPS不稳定时有差别,一般来说,基于帧的更加容易实现,基于时间的游戏可以针对不同的平台使用不同的帧率。

上述框架广泛的被我博客中学习OpenGL部分的代码使用,要看到实际的例子随便下点源代码都可以看到。很多OpenGL的例子都是用了上述框架,并且绘制了动画。这里就不再多举例子了。《 Win32 OpenGL系列专题》中很多例子都是。


java applet动画


import java.applet.Applet;
import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Image;
import java.util.Date;

import javax.xml.crypto.Data;

public
class appletAnimation extends java.applet.Applet implements Runnable {
    int frame;
    int delay;
    Thread animator;

    /**
     * Initialize the applet and compute the delay between frames.
     */
    public void init() {
    int fps = 30;
    delay = (fps > 0) ? (1000 / fps) : 100;
    }

    /**
     * This method is called when the applet becomes visible on
     * the screen. Create a thread and start it.
     */
    public void start() {
    animator = new Thread(this);
    animator.start();
    }

    /**
     * This method is called by the thread that was created in
     * the start method. It does the main animation.
     */
    public void run() {
        // Remember the starting time
        long tm = System.currentTimeMillis();
        while (Thread.currentThread() == animator) {
            // Display the next frame of animation.
            repaint();

            // Delay depending on how far we are behind.
            try {
                tm += delay;
                Thread.sleep(Math.max(0, tm - System.currentTimeMillis()));
            } catch (InterruptedException e) {
                break;
            }

            // Advance the frame
            frame++;
        }
    }
    
    public void paint(Graphics g) {
        g.setColor(Color.black);
        g.drawString("Frame " + frame, 0, 30);
        }

    /**
     * This method is called when the applet is no longer
     * visible. Set the animator variable to null so that the
     * thread will exit before displaying the next frame.
     */
    public void stop() {
    animator = null;
    }
}

遵照上面的思路,为java applet程序建立循环,FPS控制,显示的更新,OK,也就完成了动画的显示了。唯一与C++中不同的是,驱动的不再是一个死循环,而是一个新的线程,其他的元素完全没有改变。参考二Animation in Java Applets》是很完整的动画的例子。

其他语言的例子:事实上,在我的博客中还有关于OpenGL, Qt, Windows GDI, Small Basic动画的例子,这里我就不列出来了,自己去搜索一下吧,其实理解了动画形成的思想,大同小异.

最后:其实本文本来想讲的更多的,最后拖得太久,所以草草结束了,远没有完成原本想要完成的内容. 并且此时Google Document无法发布,还是转到WLW中发布的,为啥WLW可用,Google Doc突然不可用了?自从CSDN在春节后开放Meta API就是如此,无奈。

参考:
一、《计算机动画基础》http://www.telecarto.com/content/maincontent/multimediadesign/Animation/cha_713.htm -- 关于动画概念讲的很多
二、《Animation in Java Applets》,很详细的java applet教程,从简单的文字动画到稍微复杂点的动画,由浅入深,通俗易懂,例子丰富。

 

 

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分类:  游戏开发 
标签:  动画  游戏开发 

Posted By 九天雁翎 at 九天雁翎的博客 on 2010年02月27日

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