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H5游戏开发引擎Hilo助理游戏软件外包开发

2016-03-07 10:29:16

Hilo,一套HTML5跨终端的互动游戏解决方案。Hilo支持了多届淘宝&天猫狂欢城等双十一大型和日常营销活动。内核极简,提供包括DOM,Canvas,Flash,WebGL等多种渲染方案,满足全终端和性能要求。支持多种模块范式的包装版本以及开放的扩展方式,方便接入和扩展。提供对2D物理,骨骼动画的内建和扩展支持。另外,Hilo提供丰富的周边工具及开发案例。下文来自一位云栖社区新的朋友,天猫事业部-产品技术部江成的分享。

目前,Hilo已经开源,并入到Hilo Team中。开源地址 https://github.com/hiloteam/Hilo (欢迎Star)

Hilo的特点:

  • 极简内核: Hilo核心模块极精简,保留了2D游戏引擎最必要的模块,同时采用模块化管理。

  • 完善接入&扩展: Hilo 支持多种模块范式的包装版本,包括AMD,CMD,Standalone多种方式接入。另外,你可以新增和扩展需要的模块和类型。

  • 多种渲染方式:提供DOM,Canvas,Flash,WebGL等多种渲染方案,可以做到跨全端,高性能的要求。

  • 完善的周边工具:提供动画编辑器 ,Yeoman脚手架及典型案例产出的辅助开发工具。

  • 案例丰富: 支持天猫,手淘多次大型和日常活动,如双十一,年中大促等。代表产品如狂欢城。

极简内核,完善的接入和扩展

Hilo采用极简的内核。核心模块包括基础类工具(Class),事件系统(EventMixin),渲染(Render)和可视对象(View),如下图所示。

阿里自主研发的互动游戏引擎Hilo开源啦!(干货分享)

首先,我们来看看如何接入Hilo。

Hilo是模块化的架构,且每个模块尽量保持无依赖或最小依赖。在Hilo的源码中,你看不到一般的模块定义的范式:

取而代之的是,Hilo的每个模块都会有这样的注释定义:

我们使用注释标签@module来标记模块名称,用@requires标记模块的依赖。

在编译阶段,我们会根据这些标记获取模块的相关信息,然后编译生成符合不同的模块范式定义的代码。比如:

我们除开提供一个独立无依赖的版本外,还提供AMD、CommonJS、CMD、CommonJS、Kissy等多种模块范式的版本。开发者可以根据自己的习惯,下载Hilo的不同范式版本使用。

接下来,我们来看看Hilo如何做扩展。

Class.create 是Hilo里创建类的主要方法,如下:

其中:

  • Extends - 指定一个父类。

  • Mixes - 指定混入对象。可以是一个Object或Array。

  • Statics - 指定静态属性。

  • constructor - 创建类的构造函数。

此外 Hilo 使用 Class.mix(target, [mixinObject]),可以为target混入属性和方法。

代码示例:

再以扩展Hilo的可视对象的基础类View为例。View在表现上就是一个个矩形,无论图片还是文字都可以使用一个最小的矩形包裹。在这些可视对象上做平移,旋转,缩放,透明处理等操作就可以实现普通动画的绝大部分。

阿里自主研发的互动游戏引擎Hilo开源啦!(干货分享)

如上图所示,View解决了可视对象展示的基本问题。

利用Hilo提供创建类和扩展类的方法,我们可以扩展出可视对象所属管理的Container类:

  • 添加和删除可视对象

  • 可视对象排序

  • 位置对换,可视对象的所属包含判断

  • 由坐标系的位置获取可视对象

  • 根据位置、索引、Id来添加和删除可视对象

阿里自主研发的互动游戏引擎Hilo开源啦!(干货分享)

类似地,根据不同View的其他展示特性,Hilo扩展出舞台Stage,位图Bitmap,画图Graphic,精灵动画Sprite等类型。

多种渲染方式

我们知道一个游戏运行的核心流程——在一个Loop循环内,接受输入并完成对所有可视对象的游戏属性更新,然后渲染。下面是单个可视对象的一个循环过程:

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作为一个可视对象,包含了位置,大小,缩放,旋转等自然信息,如下图所示:

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Update是个计算过程,后面赛车案例会讲通过Update我们可以做一些特殊的效果出来。在这之前,我们先看看渲染,即如何根据可视对象的自然信息来把他们 “画”出来。那么如何实现View的render函数呢?如上图所示,在render函数中主要解决两个问题:

  • 位置,尺寸,旋转等变换(transform)

  • 渲染(背景样式,图片,颜色,透明度等)

Hilo首次提出了特别的渲染方案——即提供DOM 、Canvas、 Flash或者WebGL 四种渲染的方式来实现render,目前该方案已经申请专利。这四种渲染方式是和View独立分开的,View在做自身属性更新时完全不需要考虑怎么被“画”出来,同样,拿到View后我们可以使用不同的“画笔”把它描绘出来。如果你有更好的绘制方式,也可以扩展出更多的渲染方案。如下图所示:

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View可以粗略分为普通类的View,文字类View(Text)和画图类View(Graphic)几种类型。不同类型的View“长相”不尽相同,在做Update和Render时也要针对处理。

普通类的View,如Bitmap,Container,Button,Sprite,在渲染层面主要处理图片的展示问题。单从图片展示的技术实现上讲,DOM渲染可以通过设置元素的background样式实现,Canvas也有绘图方法drawImage,WebGL则可以通过shader做纹理绑定。

特别地,在Flash的渲染模式下,Hilo首先将View所有和绘图相关的方法通过JSBridge的方式交由适配器FlashAdapter,FlashAdapter来翻译成对应Flash工程实现绘制的方法,如下图所示:

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由于Flash在PC浏览器上的广泛支持,特别是IE的支持,使用Flash渲染额外好处就是跨终端,这个终端包括所有主流PC浏览器(包括IE 6,7,8)在内。

另外,在一些低端的手机浏览器上,可以选择DOM渲染模式来代替其他的渲染方式。在Canvas支持不好的机器上或者互动游戏场景本身比较耗性能情况下,DOM渲染模式可以很好地胜任渲染的工作。2015年天猫年中大促的赛车互动,我们就在Android机器上使用DOM渲染的方案。

衍生能力

除了多种渲染模式,Hilo还提供给一些其他衍生能力。这些衍生能力或者来自每次项目的技术改进,或者来自对其他优秀引擎的能力的吸收。例如Hilo支持主流骨骼动画和自建骨骼动画系统(Tahiti),狂欢城多图片下高性能优化,主流物理引擎无缝支持和一些特殊物理效果实现。

骨骼动画

相比较精灵动画(Sprite Animation),骨骼动画(Skeletal animation)使用一套资源就可以完成千万种动作变化。

目前做骨骼动画比较成熟的产品有Spine和DragonBones 。两者在功能上已经接近,考虑DragonBones免费,可自由使用,Hilo实现了对DragonBones的支持。

Hilo也实现了自己的动画编辑器(目前仅内部使用)——Tahiti。Tahiti通过Flash插件的方式实现,目前可以支持CSS3 animation,DOM,Canvas,Hilo动画导出。

骨骼动画将可视对象进行分解,得到一个个可视组件。很显然,这些一个个可视组件本身就是一个个View,只要调整相应的时间片内调整这些View的transform属性,把他们组合起来就是一套完整的动作。

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Tahiti将分离出的可视对象扁平化管理,各个部件处于同一层级。借助我们自己实现Flash 插件就可以导出如下的动画数据格式:

Tahiti实现了对导出数据的解析,再借助Hilo的渲染,就可以把设定的动画运行起来了。特别地,Tahiti不仅对接了Hilo的渲染,还可以对接了CSS3 animation,独立JS模式(Canvas)的渲染。

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Hilo 骨骼动画 Demo 点这里

性能

一年一度的双十一狂欢城是检验性能的大考。以2015年双十一狂欢城为例,在性能方面主要面临的挑战:

  • 多图:100多商家,每个商家都有品牌Logo

  • 动画:大部分商家需要动态展示Logo,至少3帧精灵动画

  • 单屏:所有的动画需要在一个页面里分屏展示(IPhone 6 plus 下为8屏)

狂欢城预估图片总数为200张 ( 252*296),为了优化性能,我们首先对整体画面做了三个分层:

  • 地图部分:此层的资源绝大数为静止画面,内容更新概率低。

  • Logo展示部分:商家品牌的动态展示区域,一般为3帧的精灵动画。

  • UI 层:导航,操作UI等。

下面主要看看地图部分的优化。

地图部分多为静止画面,为TiledMap的拼块。由于Canvas大小有限制,同时为了性能考虑,我们把8屏狂欢城界面按512*512分解成多个块,分解方式如下图:

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把这些分块独立成一个个Canvas,他们只在首次加载时和内容更改时(比较低的频率)进行渲染,渲染结果保存在这些Cache List中。这个List同时被图示地图Container管理,每次更新时只需要对这些缓存在内存中的List做一次整体渲染即可,这样就避免了成百个view单独渲染的问题,大大的降低了draw的次数。

此外,这些分块在有内容更新时,如上图的脏矩形更新所示,View 2在某一帧有内容更新,那么先找出和View 2 所有相交的view,然后把这些View按照Z轴次序从远及近更新,且只更新其相交部分。这样,便可以最大限度的只渲染需要渲染的部分。

概括地说,我们首先从结构上保证性能,大的方面上做了分层,抽出那些“动”和“不太动”的。其次,我们把view做了分块,把多个的view 更新渲染变成了一个512*512 大小的view 渲染,组成Cache List,然后在交互范围内把Cache List里需要输出的对象渲染到手机真实物理屏。与此同时,在更新Cache List时,为了避免Cache List 内 view对象的全部更新,我们尝试了更新引起变化的最小矩形块。

物理

考虑到性能和库的精简,Hilo选择Chipmunk 作为自己的默认2D物理引擎。

我们知道物理世界非常丰富,不可能通过一个物理引擎就把物理世界全部展现的。不同材质,刚体或非刚体,流体或者布料这些在物理表现上差别巨大。物理引擎帮助我们解决一些基本问题,就像Hilo里的基础类View解决可视对象的基础问题。

面向业务,我们可以扩展出更多的物理效果。如2015年天猫年中大促的赛车项目,我们自己实现了一套赛车漂移的效果,改写的就是View Update计算方式。具体实现在后续介绍文章中推出。

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以上,从动画,性能,物理三个方面案例阐述了Hilo可以做更多的事情,相信在业务支持和技术推动下,Hilo可以更加完善,非常希望对互动感兴趣的同学加入到Hilo开源队伍中,完善Hilo能力,提高Hilo开发效率,同时产出更多令人欣喜的作品。

 

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