如何使用cocos2d和box2d来制作一个Breakout游戏:PART-1

泰然作为官方翻译团队的成员,本文章作已经为官方译本更新到Ray的网站,转载请注明出处。大家也可以到Ray的网站查看本教程的中文版本。
[caption id="attachment_483" align="alignright" width="250" caption="Simple Breakout Game Screenshot"]Simple Breakout Game Screenshot[/caption]

Bbox2d是一个非常强大的物理引擎库,同时它与cocos2d结合非常适合在iphone上面做游戏开发。著名的angry birds,tiny wings都是用box2d写的。你可以用它做好多事情,当然,最好的学习方法就是使用它来创建一个简单的游戏。

在这个教程中,我们将一步一步创建一个简单的breakout游戏,完成碰撞检测,篮球反弹物理效果,通过touch拖动paddle(就是上图的白色矩形),以及胜利/失败的场景。 (Jump to part two of the series.)

如果你还不了解cocos2d和box2d,你可能先要读一读 《如何使用cocos2d制作一个简单的iphone游戏》 以及 《在cocos2d里面如何使用box2d物理引擎:弹球》.

好了,是时候制作breakout了!

一个永远反弹的球

S首先,打开Xcode,选择 cocos2d-0.99.1 Box2d Application template创建一个工程,命名为“ Box2DBreakout”. 删除掉模板代码,因此你会有一个空的工程来重新开始---具体步骤可以参照 《在cocos2d里面如何使用box2d物理引擎:弹球》 这个教程。

一旦你有了一个很好的干净的工程后,接下来,在HelloWorldScene.h中导入下面的头文件:

#import "Box2D.h"

同时在HelloWorld类中添加以下成员变量:

b2World *_world;
b2Body *_groundBody;
b2Fixture *_bottomFixture;
b2Fixture *_ballFixture;

然后在HelloWorldScene.mm文件顶部定义比率:

#define PTM_RATIO 32

这个比率我们在上一个教程中已经讨论过了,这里就不再啰嗦了。
然后,在init方法中加入下列代码:

CGSize winSize = [CCDirector sharedDirector].winSize;

// Create a world
b2Vec2 gravity = b2Vec2(0.0f, 0.0f);
bool doSleep = true;
_world = new b2World(gravity, doSleep);

// Create edges around the entire screen
b2BodyDef groundBodyDef;
groundBodyDef.position.Set(0,0);
_groundBody = _world->CreateBody(&groundBodyDef);
b2PolygonShape groundBox;
b2FixtureDef groundBoxDef;
groundBoxDef.shape = &groundBox;
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2(0,0), b2Vec2(winSize.width/PTM_RATIO, 0));
_bottomFixture = _groundBody->CreateFixture(&groundBoxDef);
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2(0,0), b2Vec2(0, winSize.height/PTM_RATIO));
_groundBody->CreateFixture(&groundBoxDef);
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2(0, winSize.height/PTM_RATIO), b2Vec2(winSize.width/PTM_RATIO, 
    winSize.height/PTM_RATIO));
_groundBody->CreateFixture(&groundBoxDef);
groundBox.SetAsEdge(b2Vec2(winSize.width/PTM_RATIO, winSize.height/PTM_RATIO), 
    b2Vec2(winSize.width/PTM_RATIO, 0));
_groundBody->CreateFixture(&groundBoxDef);

好,这个代码和我们上一个教程中,为整个屏幕创建一个盒子边界差不多。然后,这一次,我们把重力设置为0,因为,在我们的breakout游戏中,我们并不需要重力!注意,我们存储了底部的fixture的一个指针,以方便后面使用(在后面的教程中,我们将用来追踪什么时候篮球与顶部相碰撞了)。

现在,下载我制作的 篮球图片 并且拖到Resources文件夹中,确保 “Copy items into destination group’s folder (if needed)” 被复选中。

让我们往场景里面添加一个精灵吧。紧接着上面的代码,加入下面的代码片段:

 // Create sprite and add it to the layer
CCSprite *ball = [CCSprite spriteWithFile:@"Ball.jpg" 
  rect:CGRectMake(0, 0, 52, 52)];
ball.position = ccp(100, 100);
ball.tag = 1;
[self addChild:ball];

这里没什么疑问,我们已经做过好多次类似的事情了。注意,我们为篮球设置了一个tag标识,后面你会看到,这个tag标记有什么用。
接下来,为shape创建一个body:

// Create ball body 
b2BodyDef ballBodyDef;
ballBodyDef.type = b2_dynamicBody;
ballBodyDef.position.Set(100/PTM_RATIO, 100/PTM_RATIO);
ballBodyDef.userData = ball;
b2Body * ballBody = _world->CreateBody(&ballBodyDef);

// Create circle shape
b2CircleShape circle;
circle.m_radius = 26.0/PTM_RATIO;

// Create shape definition and add to body
b2FixtureDef ballShapeDef;
ballShapeDef.shape = &circle;
ballShapeDef.density = 1.0f;
ballShapeDef.friction = 0.f;
ballShapeDef.restitution = 1.0f;
_ballFixture = ballBody->CreateFixture(&ballShapeDef);

这个看起来和上一篇教程中的也很像。再巩固一下吧,为了创建一个body对象,我们先要创建一个body定义结构,然后再创建body,接着是shape,再指定fixture结构,最后是创建fixture对象。
注意,我们设置这些参数有一点点不一样了:我们把回复力(restitution)设置为1.0,这意味着,我们的球在碰撞的时候,将会是完全弹性碰撞。
同时,我们也保存了球的fixture,原因和我们为什么保存屏幕底部的fixture是一样的,后面你就会看到了。
更新:注意,我们也把球的摩擦力设置为0.这样可以防止球在碰撞的时候,由于摩擦损失能量,导致来回碰撞的过程中会有一点点偏差。
好了,是时候做一些完全不同的事了!紧接上面的代码:

b2Vec2 force = b2Vec2(10, 10);
ballBody->ApplyLinearImpulse(force, ballBodyDef.position);

这里往球上面施加了一个冲力(impulse),这样可以让它初始化的时候朝一个特定的方向运动。
最后一件事情,就是在init方法中,增加一个tick调度方法:

[self schedule:@selector(tick:)];

下面是tick方法的实现:

- (void)tick:(ccTime) dt {
    _world->Step(dt, 10, 10);    
    for(b2Body *b = _world->GetBodyList(); b; b=b->GetNext()) {    
        if (b->GetUserData() != NULL) {
            CCSprite *sprite = (CCSprite *)b->GetUserData();                        
            sprite.position = ccp(b->GetPosition().x * PTM_RATIO,
                                    b->GetPosition().y * PTM_RATIO);
            sprite.rotation = -1 * CC_RADIANS_TO_DEGREES(b->GetAngle());
        }        
    }
    
}

当然,这里也和上一个教程中的一样,没有什么特别的。
最后一件事我们永远不忘记!那就是清理:

- (void)dealloc {
    
    delete _world;
    _groundBody = NULL;
    [super dealloc];
    
}

好了,让我们试一下吧。编译并运行工程,你将会看到一个球无限地在屏幕里面来回弹!----很酷吧!

Ball Bouncing Screenshot

增加 Paddle

如果没有一个paddle的话,那么就不可能称其为一个breakout游戏。下载我制作的paddle图片 然后把它拖到Resources文件夹中,同时确保 “Copy items into destination group’s folder (if needed)” 被复选上。

然后在HelloWorldScene.h文件中往HelloWorld类中添加下列成员变量:

b2Body *_paddleBody;
b2Fixture *_paddleFixture;

然后,在init方法中构建paddle body:

// Create paddle and add it to the layer
CCSprite *paddle = [CCSprite spriteWithFile:@"Paddle.jpg"];
paddle.position = ccp(winSize.width/2, 50);
[self addChild:paddle];

// Create paddle body
b2BodyDef paddleBodyDef;
paddleBodyDef.type = b2_dynamicBody;
paddleBodyDef.position.Set(winSize.width/2/PTM_RATIO, 50/PTM_RATIO);
paddleBodyDef.userData = paddle;
_paddleBody = _world->CreateBody(&paddleBodyDef);

// Create paddle shape
b2PolygonShape paddleShape;
paddleShape.SetAsBox(paddle.contentSize.width/PTM_RATIO/2, 
                     paddle.contentSize.height/PTM_RATIO/2);

// Create shape definition and add to body
b2FixtureDef paddleShapeDef;
paddleShapeDef.shape = &paddleShape;
paddleShapeDef.density = 10.0f;
paddleShapeDef.friction = 0.4f;
paddleShapeDef.restitution = 0.1f;
_paddleFixture = _paddleBody->CreateFixture(&paddleShapeDef);

我不想花太多的时间解释上面的内容了。因为,和之前的创建篮球的body的过程差不太多。这里只给出不同的地方:

  • 当你创建CCSprite的时候,你并不需要指定精灵的大小。如果你传递一个文件名给它,它会自动计算出大小。
  • 注意,这里不是使用circle shape了。这一次,我们使用polygon shape。我们使用一个辅助方法来创建shape,当然,其形状是个盒子。
  • 我们使用了SetAsBox方法来指定shape相对于body的位置,这个方法在构建复杂的对象的时候比较有用。这里,我们只是让shape在body中间。
  • 我把paddle的密度设置得比球要大得多,同时调节了一下其它的参数。(这些参数要靠试,按照真实的高中物理知识去计算,可能得不到)
  • 同时,我们存储paddleBody和paddleFixture的引用,为了方便后面使用。

如果你编译并运行的话,你将会看到屏幕中间有一个paddle,而且球碰到它将会反弹。

Paddle Added Screenshot

然后,这还不是很有趣,因为我们还不能移动paddle!

移动Paddle

移动paddle需要touch事件,所以先在init方法中允许touch事件:

self.isTouchEnabled = YES;

然后,在HelloWorldScene.h的HelloWorld类中添加下面的成员变量:

b2MouseJoint *_mouseJoint;

现在,让我们实现touch方法!首先是ccTouchesBegan:

- (void)ccTouchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    
    if (_mouseJoint != NULL) return;
    
    UITouch *myTouch = [touches anyObject];
    CGPoint location = [myTouch locationInView:[myTouch view]];
    location = [[CCDirector sharedDirector] convertToGL:location];
    b2Vec2 locationWorld = b2Vec2(location.x/PTM_RATIO, location.y/PTM_RATIO);
    
    if (_paddleFixture->TestPoint(locationWorld)) {
        b2MouseJointDef md;
        md.bodyA = _groundBody;
        md.bodyB = _paddleBody;
        md.target = locationWorld;
        md.collideConnected = true;
        md.maxForce = 1000.0f * _paddleBody->GetMass();
        
        _mouseJoint = (b2MouseJoint *)_world->CreateJoint(&md);
        _paddleBody->SetAwake(true);
    }
    
}

呃,好多新知识!让我们一点一点来讨论。
首先,我们把touch坐标转换成coocs2d坐标(convertToGL)然后,再转换成Box2d坐标(locationWorld)。
然后,我们使用paddle fixture的一个方法来测试这个touch点是否在fixture内部。
如果是的话,我们就创建一个所谓的”鼠标关节“。在Box2d里面,一个鼠标关节用来让一个body朝着一个指定的点移动---在这里个例子中,就是用户点的方向。
当你创建一个mouse joint后,你赋值给它两个body。第一个没有被使用,通常都是设置成ground body。第二个,就是你想让它移动的body,在这个例子中就是paddle。
接下来,你指定移动的终点---这个例子中就是用户点击的位置。
然后,你告诉box2d,但bodyA和bodyB碰撞的时候,把它当成是碰撞,而不是忽略它。这个很重要!因为,我之前没有设置它为ture,结果不行!因此,当我们用鼠标拖动这个paddle的时候,它并不会与屏幕的边界相碰撞,而且有时候,我的paddle直接就飞出屏幕之外了。这个非常非常奇怪,不过我现在知道是为什么了。因为没有设置bodyA和bodyB是可碰撞的。
你然后指定移动body的最大的力是多少。如果你减少这个数值的话,paddle body响应鼠标移动时就会慢一些。但是,我们想让paddle快速地响应鼠标的变化。
最后,我们把这个关节加入到world中,同时,保存这个指针,因为后面有用。同时,我们还要把body设置成苏醒的(awake)。之所以要这么做,是因为如果body在睡觉的话,那么它就不会响应鼠标的移动!
好了,接下来,让我们添加ccTouchesMoved方法:

-(void)ccTouchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
 
    if (_mouseJoint == NULL) return;
    
    UITouch *myTouch = [touches anyObject];
    CGPoint location = [myTouch locationInView:[myTouch view]];
    location = [[CCDirector sharedDirector] convertToGL:location];
    b2Vec2 locationWorld = b2Vec2(location.x/PTM_RATIO, location.y/PTM_RATIO);
    
    _mouseJoint->SetTarget(locationWorld);
    
}

这个方法的开头部分和ccTouchesBegan差不多---我们把touch坐标转换成Box2d坐标。唯一的区别就是,我们更新了鼠标关节的目标位置(也就是我们想让paddle移动的位置的)。
接下来,我们添加ccTouchesCacelled和ccTouchesEnded方法:

-(void)ccTouchesCancelled:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    
    if (_mouseJoint) {
        _world->DestroyJoint(_mouseJoint);
        _mouseJoint = NULL;
    }
    
}

- (void)ccTouchesEnded:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    if (_mouseJoint) {
        _world->DestroyJoint(_mouseJoint);
        _mouseJoint = NULL;
    }  
}

我们在这些方法中做的只有一件事,就是在我们移动完paddle或者取消移动之后销毁mouse joint。
编译并运行,你现在可以用鼠标移动paddle了,同时可以让它与篮球相互碰撞了!

Paddle Moving Screenshot

很好。。。不过,等一下,这还不是一个breakout!我们不可以把paddle移动到任何位置,我们只能在屏幕底部左右来回移动它!

限制Paddle的移动

我们可以很容易地限制paddle的移动,只需要添加另外一个关节,叫做prismatic joint。这个关节会限制一个body的移动沿着一根指定的轴。
因此,我们可以使用这种方法来限制paddle相对于地面移动,也就是说只能沿着x轴移动。
让我们看看相关代码。往init方法中加入下列代码:

// Restrict paddle along the x axis
b2PrismaticJointDef jointDef;
b2Vec2 worldAxis(1.0f, 0.0f);
jointDef.collideConnected = true;
jointDef.Initialize(_paddleBody, _groundBody, 
  _paddleBody->GetWorldCenter(), worldAxis);
_world->CreateJoint(&jointDef);

第一件事情就是指定一个沿着x轴的向量。然后,我们需要指定collideConnected为true,因此,我们的球才能够正确的反弹,而不是飞到屏幕之外去。
然后,初始化关节,指定paddle和ground两个body,再使用world对象来创建关节!
编译并运行,你现在只能沿关x轴方向移动paddle了,这正是我们想要的,不是吧?

Paddle Restricted Screenshot

完成touch事件

现在,你玩一下,可能你会发现,有时候球反弹地特别快,有时候又比较慢。这取决于你是如何控制paddle与球相碰撞的。
更新:我第一次尝试去修正这个bug的时候,我通过直接调整球的速度,使用SetLinearVelocity方法。然后,Steve Oldmeadow也指出,这非常不好!它会破坏物理仿真,最好的方法是通过调用SetLinearDamping方法,间接影响速度。因此,现在这个教程就是这个做的。(damping就是阻尼的意思)
接下来,在tick方法中添加下列代码,具体位置是在获得user data之后:


if (sprite.tag == 1) {
    static int maxSpeed = 10;
                    
    b2Vec2 velocity = b->GetLinearVelocity();
    float32 speed = velocity.Length();
    
    if (speed > maxSpeed) {
        b->SetLinearDamping(0.5);
    } else if (speed < maxSpeed) {
        b->SetLinearDamping(0.0);
    }
    
}

这里,我们判断sprite的tag,看是否是球的tag。如果是的话,我们就检查它的速度,如果太大的话,就设置它的阻尼为0.5,这样可以让它慢下来。
如果你编译并运行的话,你将会看到一个球以非常适中的速度在屏幕四周来回反弹。

给我源代码!

这里是本教程的 完整源代码 。这只是一部分,第二部分的教程会包含一个完整的breakout的源码。

接下来呢?

目前为止,我们已经有一个篮球在屏幕四周来回反弹了,同时还有一个paddle可以用鼠标来控制其移动。在下个教程中,我们将创建一些方块,当球碰到它们的时候,方块就会消失。当然,还有游戏胜利和失败的逻辑!

标签: cocos2d教程

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