《C++游戏开发》笔记十一 平滑动画：不再颤抖的小雪花

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在上一节雾央讲解了一下平面的障碍物判定，本来打算讲解一下斜坡的障碍物判定，但是有朋友推荐了一片文章，对障碍物判定讲解的非常好，雾央就直接把地址贴出来，就不重复了。

2D游戏中的障碍判定

这篇文章讲解了2D游戏的很多东西，大家可以好好看看，雾央也很希望研究游戏开发的朋友们可以推荐下好文章，一起进步，在此谢过。

另外，从本节笔记开始，雾央决定把系列名称改为《C++编程》，具体原因请移步笔记一。

在之前雾央讲解了背景滚动，不知道大家发现了没有，在人物移动的时候，画面是一卡一卡的，原因是由于大家按下方向键移动后，人物突然移动一段距离，而背景也跟随着移动一段距离，突然变化的画面给大家带来的就是一种卡的感觉。在之后的粒子系统中有同学提到颤抖的小雪花同样是这样，在每次绘制的时候，都让雪花增加了一段确定的位移，但是由于计算机状态的不断变化，每两帧之间的时间差不同，所以雪花的移动也就不规律。有颤抖的感觉。

由上面的讨论，大家应该能知道，在游戏中，通过增加确定的位移来改变某个事物的位置往往是不准确的，也会导致画面不流畅。但是思考这种抖动产生的原因，我们可以受到很多启发，我们是不是可以减少每次移动的距离，而增加移动的频率来达到同样的位置呢？这样就可以大大降低画面的违和感，而最高的频率也就是和画面绘制的频率一致了，因此我们可以在每次绘制画面的时候进行较小幅度的更新，而为了摆脱两次绘制之间的时间差的波动，我们需要计算时间差，更新幅度和时间差关联起来。

最直接的实现方式当然就是通过时间和速度来达到上述效果了。

比如对于人物，我们给予他x和y方向上的速度，通过时间乘以速度来更新他的位置。玩家的操作会改变人物的方向和速度。粒子系统亦然。

大家知道了原理之后，在实现之前，我们首先要解决几个问题

首先是获取两帧之间的时间差。这个要求我们记录下上次绘制的时间，在每次绘制时候获取当前时间，两者之间差值即为所求。大家可以使用全局变量来记录上次绘制的时间，在这里雾央使用的是静态变量。

static float lastTime=timeGetTime();   
static float currentTime=timeGetTime();
currentTime=timeGetTime();
//状态更新
lastTime=currentTime;

这样之后即可以得到平滑的动画了，雾央仍然是以之前的粒子系统中的雪花为例，这样大家就可以和以前的方式进行一下对比，就可以更清楚的看出差别了。

另外，像这样获取帧之间的时间差后，大家就可以计算出FPS了，帧数的计算很简单，就是画面绘制的次数除以绘制花费的时间即可，为了不让帧数不断的跳动，大家可以隔一段时间比如1秒计算一次。

//获取当前FPS
float CalculateFPS()
{
    static float  fps = 0;           //FPS值   
    static int    frameCount = 0;    //帧数   
    static float  currentTime =0.0f;   
    static float  lastTime = 0.0f;  
    //每绘制一次，帧数加1
    frameCount++;           
    currentTime = timeGetTime()/1000.0f;
 
//大家是可以每绘制一次就计算一次帧数，即1/时间即可，这样得到的是实时帧数，
//但是由于时间间隔太短，帧数变化太快，显示在窗口上也看不清，所以每隔一段时间计算一次 
    if(currentTime - lastTime > 1.0f) //将时间控制在1秒钟   
    {  
        fps = frameCount /(currentTime - lastTime);//计算这1秒钟的FPS值   
        lastTime = currentTime; 
        frameCount    = 0;        
    }  
  
    return fps;  
}

在之前的笔记中，涉及到动画都使用了定时器，雾央在初学游戏的时候，代码里是一大堆的定时器，呵呵。但是现在我们就可以不再使用这么多的定时器，如果大家直接使用WIN32，可以完全不使用定时器了，但是用MFC的话，大家需要使用一个定时器驱动OnPaint绘图，剩余的动画大家就可以利用计算时间差来更新了

比如每100毫秒更新一帧的动画

if(currentTime-lastTime>100.0f）
     更新下一帧

另外大家需要注意一点，贴图的时候是按像素定的位置，也就是位置必须是整型的数值，但是由于采用时间*速度来计算位置，每次加上的部分很小，所以xy坐标都要是浮点型的，但是绘制的时候是取了整的。

和上一次讲粒子系统不同的是，这一次雾央封装了一个粒子类，代码看上去比以前整洁多了，另外雾央这一次把宏定义放到stdafx.h中去了，因为多个文件都需要使用到一些宏定义。

雾央先定义了一个粒子的结构体

struct snow
{
	float x;
	float y;
	float speed; //速度
	int number;  //粒子图像编号
};

下面是粒子类

class CParticle
{
private:
	int m_number; //数量
	struct snow *m_pSnow;  //雪花
	CImage m_snowMap[7]; //七种雪花图像
public:
	CParticle(int number);
	~CParticle();

public:
	void Init();  //初始化粒子
	void Draw(CDC &cDC);  //绘制粒子
	void Update(float time);//更新粒子
};

粒子类的具体实现

#include"stdafx.h"
#include"particle.h"

CParticle::CParticle(int number)
{
	m_number=number;
	m_pSnow=new struct snow[m_number];
}

void CParticle::Init()
{
	//加载雪花图像
	char buf[20];
	for(int i=0;i<7;i++)    //加载七种图像
	{
		sprintf(buf,"Snow//%d.png",i);
		m_snowMap[i].Load(buf);
		TransparentPNG(&m_snowMap[i]);
	}
	//初始化雪花粒子
	for(int i=0;i<m_number;i++)
	{
		m_pSnow[i].x=rand()% WINDOW_WIDTH;   //最初雪花在水平方向上随机出现
		m_pSnow[i].y=rand()% WINDOW_HEIGHT; //垂直方向上也是随机出现
		m_pSnow[i].number=rand()%7;         //七种雪花中的一种
		m_pSnow[i].speed=(rand()%5+1)/20.0;
	}
}

void CParticle::Draw(CDC &cDC)
{
	//绘制雪花粒子
	for(int i=0;i<m_number;i++)
		m_snowMap[m_pSnow[i].number].Draw(cDC,m_pSnow[i].x,m_pSnow[i].y,32,32);
}

void CParticle::Update(float time)
{
	for(int i=0;i<m_number;i++)
	{
		m_pSnow[i].y+=time*m_pSnow[i].speed;
		if(m_pSnow[i].y>WINDOW_HEIGHT)
			m_pSnow[i].y=-32;  
	}
}

CParticle::~CParticle()
{
	delete[] m_pSnow;
}

最后是CChildView头文件

// ChildView.h : CChildView 类的接口
//

#pragma once
#include "particle.h"

// CChildView 窗口

class CChildView : public CWnd
{
// 构造
public:
	CChildView();

// 特性
public:

	CRect m_client;    //保存客户区大小
	CImage m_bg;      //背景图片

	CParticle *m_snow;
	CDC m_cacheDC;   //缓冲DC
	CBitmap m_cacheCBitmap;//缓冲位图
// 操作
public:

// 重写
	protected:
	virtual BOOL PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs);

// 实现
public:
	virtual ~CChildView();

	// 生成的消息映射函数
protected:
	afx_msg void OnPaint();
	DECLARE_MESSAGE_MAP()
public:
	
	afx_msg void OnTimer(UINT_PTR nIDEvent);
	afx_msg int OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct);
};

CPP文件

//-----------------------------------【程序说明】----------------------------------------------
// 【MFC游戏开发】笔记十一 平滑动画 配套源代码
// VS2010环境
// 更多内容请访问雾央CSDN博客 http://blog.csdn.net/u011371356/article/category/1497651
// 雾央的新浪微博： @七十一雾央
//------------------------------------------------------------------------------------------------


// ChildView.cpp : CChildView 类的实现
//

#include "stdafx.h"
#include "GameMFC.h"
#include "ChildView.h"

#include "mmsystem.h"
#pragma comment(lib,"winmm.lib")//导入声音头文件库

#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#endif


// CChildView

CChildView::CChildView()
{
}

CChildView::~CChildView()
{
	mciSendString("stop bgMusic ",NULL,0,NULL);
	delete m_snow;
}


BEGIN_MESSAGE_MAP(CChildView, CWnd)
	ON_WM_PAINT()
	ON_WM_TIMER()
	ON_WM_CREATE()
END_MESSAGE_MAP()



// CChildView 消息处理程序

BOOL CChildView::PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs) 
{
	if (!CWnd::PreCreateWindow(cs))
		return FALSE;

	cs.dwExStyle |= WS_EX_CLIENTEDGE;
	cs.style &= ~WS_BORDER;
	cs.lpszClass = AfxRegisterWndClass(CS_HREDRAW|CS_VREDRAW|CS_DBLCLKS, 
		::LoadCursor(NULL, IDC_ARROW), reinterpret_cast<HBRUSH>(COLOR_WINDOW+1), NULL);
	
	//-----------------------------------游戏数据初始化部分-------------------------
	
	//加载背景
	m_bg.Load("bg.png");

	//打开音乐文件
	mciSendString("open background.mp3 alias bgMusic ", NULL, 0, NULL);
	mciSendString("play bgMusic repeat", NULL, 0, NULL);

	m_snow=new CParticle(100);
	//初始化
	m_snow->Init();

	return TRUE;
}

void CChildView::OnPaint() 
{
	static float lastTime=timeGetTime();    
	static float currentTime=timeGetTime();
	//获取窗口DC指针
	CDC *cDC=this->GetDC();
	//获取窗口大小
	GetClientRect(&m_client);
	//创建缓冲DC
	m_cacheDC.CreateCompatibleDC(NULL);
	m_cacheCBitmap.CreateCompatibleBitmap(cDC,m_client.Width(),m_client.Height());
	m_cacheDC.SelectObject(&m_cacheCBitmap);
	//————————————————————开始绘制——————————————————————
	//贴背景,现在贴图就是贴在缓冲DC：m_cache中了
	m_bg.Draw(m_cacheDC,0,0,WINDOW_WIDTH,WINDOW_HEIGHT,0,0,WINDOW_WIDTH,WINDOW_HEIGHT);
	//贴雪花
	m_snow->Draw(m_cacheDC);
	//更新雪花
	currentTime=timeGetTime();
	m_snow->Update(currentTime-lastTime);
	lastTime=currentTime;
	//最后将缓冲DC内容输出到窗口DC中
	cDC->BitBlt(0,0,m_client.Width(),m_client.Height(),&m_cacheDC,0,0,SRCCOPY);

	//————————————————————绘制结束—————————————————————
	
	//在绘制完图后,使窗口区有效
	ValidateRect(&m_client);
	//释放缓冲DC
	m_cacheDC.DeleteDC();
	//释放对象
	m_cacheCBitmap.DeleteObject();
	//释放窗口DC
	ReleaseDC(cDC);
}


//定时器响应函数
void CChildView::OnTimer(UINT_PTR nIDEvent)
{
	
	OnPaint();
}


int CChildView::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)
{
	if (CWnd::OnCreate(lpCreateStruct) == -1)
		return -1;

	// TODO:  在此添加您专用的创建代码

	//创建一个10毫秒产生一次消息的定时器
	SetTimer(TIMER_PAINT,10,NULL);

	return 0;
}

来看几张运行图片，大家可能从画面上看不出和上次的区别，但是实际运行一下，大家就知道要比上次的强几百倍了

另外，这次每个雪花的速度雾央也设置成一定范围内随机的，看起来更带感了

具体的就留给大家下载demo回去自己体会了

PS:背景音乐是雅尼的夜莺，很好听的曲子，希望大家能喜欢。

本节笔记源代码点击这里下载

《C++游戏开发》笔记十一到这里就结束了，更多精彩请关注下一篇。如果您觉得文章对您有帮助的话，请留下您的评论，点个赞，能看到你们的留言是我最高兴的事情，因为这让我知道我正在帮助曾和我一样迷茫的少年，你们的支持就是我继续写下去的动力，愿我们一起学习，共同努力，复兴国产游戏。

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