LỜI TỰA
Flash là một công nghệ rất hiệu quả, phổ biến và cho phép lập trình viên có thể tạo ra những ứng dụng với đầy đủ các hiệu ứng hình ảnh, âm thanh đặc sắc. Những công nghệ tương tự như Java Applet hay một “đứa con” sáng giá của Microsoft là Silverlight cũng không thể đứng vững và cạnh tranh được với Flash. Nhưng một vấn đề nảy sinh ở đây là khả năng tương tác giữa các công nghệ này với các thành phần xung quanh nó (như các thẻ HTML) dường như không thể. Chúng bị cô lập và hoạt động độc lập với thế giới bên ngoài. Giải pháp là quay trở lại sử dụng thuần HTML, Javascript và CSS, lập trình viên vẫn có thể tạo được ra ứng dụng với hiệu ứng đặc biệt và không bị các giới hạn mà những công nghệ trên gặp phải. Nhưng trở ngại lớn nhất là không có đủ API để tạo ra được những ứng dụng tương tự như trên Flash. Và tốc độ của các ứng dụng thuần HTML khá chậm, hầu như không thể chấp nhận được với một game có yêu cầu cấu hình trung bình. Nhưng với sự ra đời của HTML5 cùng với các thành phần và API mới, giới hạn trên đã bị phá bỏ và đang từng bước thay thế dần các công nghệ như Flash. Với các ứng dụng cần những hiệu ứng đồ họa và chuyển động đặc biệt, lập trình viên có thể sử dụng Canvas với kiểu bitmap hoặc SVG với kiểu vector. Không chỉ áp dụng cho việc thiết kế các trang web trực quan, HTML5 còn được áp dụng để tạo ra các thư viện đồ họa giúp tạo ra các ứng dụng đồ thị, game trong cả môi trường 2D và 3D như những ứng dụng trên desktop. Một điều đáng mừng nữa là HTML, Javascript và CSS không còn bị giới hạn trên trình duyệt mà có thể được triển khai trên desktop dưới dạng các widget, trên các thiết bị di động và có thể bất kì thiết bị nào. Như vậy, lập trình viên không cần sử dụng hay yêu cầu người dùng cài đặt bất kì thư viện nào để có thể chạy được các ứng dụng của họ. Một lợi thế rất lớn mà chỉ có HTML mới có thể đạt được. Tuy nhiên việc xây dựng game trên trình duyệt có thể là một trải nghiệm khó khăn vì phải cân nhắc giữa việc chọn lựa giữa các thư viện hiện đại, đầy đủ chức năng hay làm theo các API cấp thấp của HTML (thông qua Javascript). Quá trình thực hiện sách này không thể tránh khỏi sai sót, bạn đọc có thể gửi phản hồi tại http://vietgamedev.vn hoặc blog http://yinyangit.wordpress.com hoặc gửi email trực tiếp cho tôi (yinyang.it@gmail.com) để thắc mắc, trao đổi cũng như giúp tôi sửa đổi, cập nhật nếu cần thiết. Xin cảm ơn!
3 |P age
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
Mục lục
A. B. I. GIỚI THIỆU .......................................................................................................................... 9 HTML5 và các API mới....................................................................................................... 10 Web Storage (DOM Storage)............................................................................................. 10 1. 2. 3. 4. 5. 6. II. 1. 2. 3. 4. III. 1. 2. 3. IV. 1. 2. 3. 4. C. I. Giới thiệu .................................................................................................................... 10 Interface Storage ......................................................................................................... 10 Local Storage và Session Storage ............................................................................... 11 Sử dụng ....................................................................................................................... 12 Storage event .............................................................................................................. 14 Thêm các phương thức vào Storage ........................................................................... 15 Web SQL Database ........................................................................................................ 16 Giới thiệu .................................................................................................................... 16 Open Database ............................................................................................................ 16 Transaction ................................................................................................................. 17 Execute SQL ............................................................................................................... 17 Web Worker ................................................................................................................... 18 Giới thiệu .................................................................................................................... 18 Ví dụ đơn giản nhất: ................................................................................................... 19 Kết luận....................................................................................................................... 20 Tạo chuyển động với WindowAnimationTiming API................................................... 20 setTimeout và setInterval............................................................................................ 21 WindowAnimationTiming.......................................................................................... 21 Lợi ích và hiệu quả ..................................................................................................... 22 Sử dụng ....................................................................................................................... 23
Canvas 2D API ..................................................................................................................... 25 Vẽ ảnh và thao tác với pixel............................................................................................... 25 1. 2. II. 1. 2. III. 1. 2. Nạp và vẽ ảnh ............................................................................................................. 25 Thao tác với pixel ....................................................................................................... 26 Vẽ hình bằng chuột ........................................................................................................ 30 Xác định tọa độ chuột ................................................................................................. 30 Lưu nội dung của Canvas ........................................................................................... 31 Chọn và di chuyển đối tượng ......................................................................................... 34 Tạo cấu trúc dữ liệu .................................................................................................... 34 Các phương thức vẽ bằng context .............................................................................. 35 4 |P age
Yin Yang 3. IV. 1. 2. 3. V. 1. 2. 3. D. I.
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D Các sự kiện chuột của Canvas .................................................................................... 36
Sử dụng bàn phím .......................................................................................................... 37 Bắt sự kiện bàn phím .................................................................................................. 37 Kiểm tra trạng thái của nhiều phím ............................................................................ 38 Giới hạn các phím được bắt ........................................................................................ 38 Chuyển động trong Canvas ............................................................................................ 39 Cơ bản ......................................................................................................................... 39 Thêm hiệu ứng bóng di chuyển .................................................................................. 41 Kiểm tra va chạm ........................................................................................................ 42
Kĩ thuật lập trình Game – Cơ bản ........................................................................................ 44 Vòng lặp game (Game loop) hoạt động thế nào? .............................................................. 44 1. 2. 3. 4. II. 1. 2. 3. III. IV. 1. 2. 3. 4. 5. V. VI. 1. 2. 3. VII. 1. 2. VIII. Vòng lặp cơ bản .......................................................................................................... 44 Vòng lặp có tính toán thời gian .................................................................................. 45 Giải pháp cuối cùng .................................................................................................... 46 Ví dụ hoàn chỉnh......................................................................................................... 46 Kiểm tra va chạm: hình tròn và chữ nhật ....................................................................... 47 Giữa hai hình chữ nhật................................................................................................ 47 Giữa hai hình tròn ....................................................................................................... 48 Giữa hình tròn và hình chữ nhật ................................................................................. 48 Kiểm tra một điểm nằm trên đoạn thẳng........................................................................ 50 Vector 2D cơ bản .......................................................................................................... 51 Khái niệm ................................................................................................................... 51 Vector đơn vị (Unit Vector, Normalized Vector) ....................................................... 51 Tích vô hướng (Dot product, Scalar product)............................................................. 52 Phép chiếu (Projection)............................................................................................... 52 Hiện thực với javascript .............................................................................................. 53 Khoảng cách từ điểm đến đoạn thẳng ............................................................................ 54 Giao điểm của hai đường thẳng ..................................................................................... 56 Tạo phương trình đường thẳng từ đoạn thẳng ............................................................ 56 Tính giao điểm của hai đường thẳng .......................................................................... 57 Minh họa với HTML5 Canvas.................................................................................... 58 Va chạm và phản xạ ....................................................................................................... 58 Kiểm tra hai đoạn thẳng cắt nhau ............................................................................... 58 Phương pháp ............................................................................................................... 59 Va chạm giữa đường tròn và đoạn thẳng .................................................................... 59 5 |P age
Yin Yang 1. 2. IX. 1. X. 1. 2. 3. E. I.
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D Va chạm ...................................................................................................................... 59 Phản xạ........................................................................................................................ 60
Va chạm giữa nhiều đường tròn ..................................................................................... 62 Xử lý va chạm của nhiều đường tròn.......................................................................... 63 Kiểm tra va chạm dựa trên pixel .................................................................................... 64 Một wrapper của Image .............................................................................................. 65 Xác định vùng giao hai hình chữ nhật ........................................................................ 66 Kiểm tra va chạm ........................................................................................................ 67
Kỹ thuật lập trình Game – Nâng cao .................................................................................... 69 Cuộn ảnh nền và bản đồ (Map Scrolling) .......................................................................... 69 1. 2. 3. II. III. IV. 1. 2. 3. 4. V. 1. VI. 1. 2. VII. 1. 2. 3. Ảnh nền nhiều tầng ..................................................................................................... 69 Cuộn giả ...................................................................................................................... 70 … và cuộn thật ............................................................................................................ 70 Tạo Amimated Sprite ..................................................................................................... 71 Nạp trước hình ảnh và tài nguyên .................................................................................. 75 Phóng to/thu nhỏ game bằng nút cuộn chuột ................................................................. 76 Sự kiện Mouse Wheel trong javascript....................................................................... 78 Thay đổi kích thước bản đồ ........................................................................................ 78 Vẽ từng vùng bản đồ................................................................................................... 79 Áp dụng cho các nhân vật trên bản đồ........................................................................ 79 Thay đổi kích thước Canvas theo trình duyệt ................................................................ 80 Điều chỉnh canvas thao kích thước trình duyệt .......................................................... 80 Sử dụng Full Screen API................................................................................................ 82 Giới thiệu .................................................................................................................... 82 Ví dụ ........................................................................................................................... 84 Tạo menu và chuyển đổi giữa các màn hình Game ....................................................... 86 Lớp MenuItem ............................................................................................................ 86 Lớp Screen .................................................................................................................. 87 Kiểm tra kết quả.......................................................................................................... 89
F. I. II.
AI trong game....................................................................................................................... 90 Giới thiệu ........................................................................................................................... 90 Phân tích để lựa chọn thuật toán .................................................................................... 90 Thuật toán Breadth First Search ..................................................................................... 91 Các quy tắc trong game .................................................................................................. 92 Xây dựng một lớp Queue dựa trên mảng ....................................................................... 93 6 |P age
III. IV. V.
Yin Yang VI. VII. VIII. G. I.
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
Cài đặt thuật toán Breadth First Search.......................................................................... 94 Di chuyển đối tượng theo đường đi................................................................................ 96 Vòng lặp chính của game ........................................................................................... 96
Một nền tảng game 2D side-scrolling .................................................................................. 98 Cơ bản ................................................................................................................................ 98 1. 2. II. 1. 2. 3. 4. Tạo bản đồ .................................................................................................................. 98 Kiểm tra va chạm ........................................................................................................ 98 Thêm các chức năng và nhân vật ................................................................................. 101 Lớp Character ........................................................................................................... 101 Lớp Monster ............................................................................................................. 103 Lớp Player................................................................................................................. 104 Lớp Map ................................................................................................................... 105
H. I.
Một số ứng dụng minh họa ................................................................................................ 107 Game đua xe..................................................................................................................... 107 1. 2. 3. 4. 5. 6. II. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. III. Các thông số của xe .................................................................................................. 107 Di chuyển và quay xe ............................................................................................... 107 Kiểm tra va chạm (tiếp xúc) với địa hình ................................................................. 108 Hạn chế xe di chuyển và xoay khi bị va chạm ......................................................... 109 Tạo các checkpoint ................................................................................................... 109 Kết quả ...................................................................................................................... 109 Game bắn đại bác ......................................................................................................... 110 Bản đồ và địa hình .................................................................................................... 110 Phá hủy một phần địa hình ....................................................................................... 111 Trọng lực và Gió ....................................................................................................... 111 Di chuyển Cannon .................................................................................................... 111 Sát thương của đạn.................................................................................................... 111 Hỗ trợ nhiều người chơi............................................................................................ 112 Kết quả ...................................................................................................................... 112 Game Mario.................................................................................................................. 113
I. J.
Lời kết ................................................................................................................................ 114 Tài liệu tham khảo .............................................................................................................. 114
7 |P age
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
8 |P age
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
A. GIỚI THIỆU
HTML5 được hỗ trợ hầu trên tất cả trình duyệt. Nó là một tập hợp các tính năng đặc biệt. nhưng ta có thể tìm thấy hỗ trợ cho một số phần đặc trưng như canvas, video hoặc định vị địa lý. Những đặc điểm kỹ thuật HTML5 cũng xác định làm thế nào những dấu ngoặc nhọn tương tác với JavaScrip, thông qua các tài liệu thông qua các tài liệu Object Model (DOM) HTML5 không chỉ xác định một tag , đó cũng là một DOM API tương ứng cho các đối tượng video trong DOM. Bạn có thể sử dụng API này để tìm kiếm hỗ trợ cho các định dạng video khác nhau, nghe nhạc, tạm dừng một đoạn video, mute audio , theo dõi bao nhiêu video đã được tải về, và mọi thứ khác bạn cần phải xây dựng một trải nghiệm người dùng phong phú xung quanh tag . Không cần phải vứt bỏ bất kì thứ gì: Ta không thể phủ nhận rằng HTML 4 là các định dạng đánh dấu thành công nhất từ trước đến nay. HTML5 được xây dựng dựa trên thành công đó. Bạn không cần phải bỏ những đánh dấu hiện có. Bạn không cần phải học lại những điều bạn đã biết. Nếu ứng dụng web của bạn trước đây sử dụng HTML 4, nó vẫn sẽ hoạt động trong HTML5. Bây giờ, nếu bạn muốn cải thiện các ứng dụng web, bạn đã đến đúng nơi. Ví dụ cụ thể: HTML5 hỗ trợ tất cả các hình thức kiểm soát từ HTML 4, nhưng nó cũng bao gồm điều khiển đầu vào mới. Một số trong số này là quá hạn bổ sung như các thanh trượt và date pickkers, những thành phần khác tinh tế hơn. Ví dụ, các loại email input trông giống như một textbox, nhưng các trình duyệt linh động sẽ tùy biến bàn phím trên màn hình của họ để có thể dễ dàng hơn khi nhập địa chỉ email. Các trình duyệt cũ không hỗ trợ các loại email input sẽ xem nó như là một văn bản thông thường, và hình thức vẫn làm việc không có thay đổi đánh dấu hoặc kịch bản hack. Điều này có nghĩa là bạn có thể bắt đầu cải thiện các hình thức web của bạn ngày hôm nay, ngay cả khi một số khách truy cập vào web của bạn. Rất dễ dàng để bắt đầu: "Nâng cấp" lên HTML5 có thể đơn giản chỉ bằng việc thay đổi thẻ DOCTYPE của bạn. DOCTYPE cần phải nằm trong dòng đầu tiên của tất cả các trang HTML. Các phiên bản trước của HTML được định nghĩa rất nhiều loại doctype, và lựa chọn một doctype đúng rất rắc rối. Trong HTML5 chỉ có một DOCTYPE:
Nâng cấp lên DOCTYPE HTML5 sẽ không phá vỡ cấu trúc tài liệu của bạn, bởi vì các thẻ lỗi thời trước đây được định nghĩa trong HTML 4 vẫn được vẽ ra trong HTML5. Nhưng nó cho phép bạn sử dụng và xác nhận các thẻ mới như , , và …
9 |P age
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
B. HTML5 và các API mới
HTML5 bổ sung rất nhiều API mới mà lập trình viên có thể sử dụng để hỗ trợ cho các ứng dụng game của mình. Ví dụ như lưu lại dữ liệu với Web Storage, Web Sql, Indexed DB, thực hiện công việc song song với Web Worker, giao tiếp với server thông qua Web Socket. Do thời lượng có lượng, tôi chỉ trình bày một phần nhỏ trong số này.
I. Web Storage (DOM Storage)
HTML5 cung cấp một tính năng lưu trữ dữ liệu tại client với dung lượng giới hạn lớn hơn nhiều so với cookie. Tính năng này được gọi là Web Storage và được chia thành hai đối tượng là localStorage và sessionStorage. Bài viết này sẽ giúp bạn nắm được các kiến thức đầy đủ về sử dụng hai đối tượng này trong việc lập trình web.
1. Giới thiệu
Hiện nay, mỗi cookie chỉ cho phép lưu trữ tối đa 4KB và vài chục cookie cho một domain. Vì thế cookie chỉ được dùng để lưu trữ những thông tin đơn giản và ngắn gọn như email, username, … giúp người dùng đăng nhập tự động vào trang web. Điều này khiến cho những trang web muốn nâng cao hiệu suất làm việc bằng cách cache dữ liệu tại client hầu như không thể thực hiện được. Sự xuất hiện của Web Storage là một điểm nhấn cho việc ra đời các ứng dụng web có khả năng tương tác và nạp dữ liệu tức thì trên trình duyệt. Một hiệu q uả nữa là dung lương truyền tải qua mạng có thể được giảm thiểu đáng kể. Ví dụ một ứng dụng tra cứu sách trực tuyến, các sách đã được tra sẽ được lưu lại trên máy của người dùng. Khi cần tra lại, máy người dùng sẽ không cần kết nối đến server để tải lại những dữ liệu cũ. Với những ứng dụng web có cơ sở dữ liệu nhỏ gọn, lập trình viên có thể thực hiện việc cache “âm thầm” cơ sở dữ liệu xuống client và sau đó người dùng có thể thoải mái tra cứu mà không cần request đến server.
Như bạn thấy, các dữ liệu lưu trữ trong Storage chỉ là kiểu chuỗi, với các loại dữ liệu khác số nguyên, số thực, bool, … bạn cần phải thực hiện chuyển đối kiểu. Mỗi đối tượng Storage là một danh sách các cặp key/value, đối tượng này bao gồm các thuộc tính và phương thức: length: số lượng cặp key/value có trong đối tượng. key(n): trả về tên của key thứ n trong danh sách. getItem(key): trả về value được gắn với key. setItem(key,value): thêm hoặc gán một cặp key/value vào danh sác h. removeItem(key): xóa cặp key/value khỏi danh sách. clear: xóa toàn bộ dữ liệu trong danh sách.
Bên cạnh đó, đối tượng Storage còn có thể được truy xuất qua các thuộc tính là các key trong danh sách. Ví dụ: localStorage.abc="123"; // equivalent to: // localStorage.setItem("abc","123");
3. Local Storage và Session Storage
Hai đối tượng này là được tạo ra từ interface Storage, bạn sử dụng hai đối tượng này trong javascript qua hai biến được tạo sẵn là window.localStorage và window.sessionStorage. Hai lợi ích mà chúng mang lại là: Dễ sử dụng: bạn có thể truy xuất dữ liệu của hai đối tượng này thông qua các thuộc tính hoặc các phương thức. Dữ liệu được lưu trữ theo từng cặp key/value và không cần bất kì công việc khởi tạo hay chuẩn bị nào. Dung lượng lưu trữ lớn: Tùy theo trình duyệt, bạn có thể lưu trữ từ 5MB đến 10MB cho mỗi domain. Theo Wikipedia thì con số này là: 5MB trong Mozilla Firefox, Google Chrome,và Opera, 10MB trong Internet Explorer. Phạm vi: sessionStorage: giới hạn trong một cửa sổ hoăc thẻ của trình duyệt. Một trang web được mở trong hai thẻ của cùng một trình duyệt cũng không thể truy xuất dữ liệu lẫn nhau. Như vậy, khi bạn đóng trang web thì dữ liệu lưu trong sessionStorage hiện tại cũng bị xóa. 11 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
localStorage: có thể truy xuất lẫn nhau giữa các cửa sổ trình duyệt. Dữ liệu sẽ được lưu trữ không giới hạn thời gian. Đối với localStorage:
“Each domain and subdomain has its own separate local storage area. Domains can access the storage areas of subdomains, and subdomains can access the storage areas of parent domains. For example, localStorage['example.com'] is accessible to example.com and any of its subdomains. The subdomain localStorage['www.example.com'] is accessible to example.com , but not to other subdomains, such as mail.example.com .” http://msdn.microsoft.com/en-us/library/cc197062(VS.85).aspx
4. Sử dụng
Bạn có thể tạo một tập tin HTML với nội dung phía dưới để chạy trên trình duyệt. Ở đây ta sử dụng Chrome vì nó cung cấp sẵn cửa sổ xem phần Resources trong Google Chrome Developer Tools (Ctrl + Shift + I). Nội dung của tập tin HTML như sau: sessionStorage.myVariable="Hello. "; localStorage.myVariable="Nice to meet you!"; document.write(sessionStorage.myVariable); document.write(localStorage.myVariable);
Kết quả hiển thị:
12 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
Trong giao diện xem Resources, bạn có thể mở phần Console để gõ các lệnh javascript tương tác với trang web hiện tại. Ví dụ ở đây ta thêm các giá trị mới vào trong localStorage và dùng alert() để hiển thị chúng lên.
13 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
5. Storage event
Đối tượng Window trong javascript cung cấp một event với tên “storage”. Event này được kích hoạt mỗi khi storageArea bị thay đổi. interface StorageEvent : Event { readonly attribute DOMString key; readonly attribute DOMString? oldValue; readonly attribute DOMString? newValue; readonly attribute DOMString url; readonly attribute Storage? storageArea; };
Event này có thể không hoạt động khi bạn xem tập tin HTML ở máy cục bộ và chỉ được kích hoạt ở những cửa sổ/thẻ khác. Tức là khi bạn mở nhiều cửa sổ trình duyệt truy xuất đến cùng domain, nếu bạn thay đổi một đối tượng Storage bên cửa sổ này thì các cửa sổ còn lại sẽ được kích hoạt event “storage”, còn cửa sổ hiện tại sẽ không xảy ra gì cả. Change Value localStorage.clear(); console.log(localStorage); if (window.addEventListener) window.addEventListener('storage', storage_event, false); else if (window.attachEvent) // IE window.attachEvent('onstorage', storage_event, false); function storage_event(event){ console.log(event); } function changeValue() { localStorage.myValue=Math.random(); }
14 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
6. Thêm các phương thức vào Storage
Các phương thức của Storage có thể không đủ đáp ứng yêu cầu của bạn, vì vậy bạn có thể thêm một vài phương thức mới vào để sử dụng khi cần thiết. Ví dụ ta sẽ thêm phương thức search() để lọc ra các giá trị chứa từ khóa cần tìm kiếm.
Storage.prototype.search = function(keyword) { var array=new Array(); var re = new RegExp(keyword,"gi"); for (var i = 0; i < this.length; i++) { var value=this.getItem(this.key(i)); if(value.search(re)>-1) array.push(value); } return array; }
Phương thức trên sử dụng biểu thức chính quy để tìm kiếm theo hai tùy chọn “g” (tìm kiếm toàn bộ chuỗi) và “i” (không phân biệt hoa thường). Phương thức string.search() trả về vị trí của kí tự đầu tiên khớp với từ khóa tìm kiếm, ngược lại là -1 nếu không tìm thấy.
15 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
II. Web SQL Database
Web SQL Database là một công nghệ kết hợp giữa trình duyệt và SQLite để hỗ trợ việc tạo và quản lý database ở phía client. Các thao tác với database sẽ được thực hiện bởi javasc ript và sử dụng các câu lệnh SQL để truy vấn dữ liệu.
1. Giới thiệu
Lợi ích của SQLite là có để được tích hợp vào các ứng dụng với một thư viện duy nhất để truy xuất được database. Chính vì vậy, bạn có thể sử dụng nó làm cơ sở dữ liệu cho những ứng dụng nhỏ và không cần thiết cài đặt bất kì phần mềm hoặc driver nào. Hiện tại Web SQL Database được hỗ trợ trong các trình duyệt Google Chrome, Opera và Safari. Trong javascript, bạn sử dụng các phương thức chính sau để làm việc với Web SQL Database. openDatabase: mở một database có sẵn hoặc tạo mới nếu nó chưa tồn tại. transaction / readTransaction: hỗ trợ thực hiện các thao tác với database và rollback nếu xảy ra sai sót. executeSql: thực thi một câu lệnh SQL.
2. Open Database
Phương thức này có nhiệm vụ mở một database có sẵn hoặc tạo mới nếu nó chưa tồn tại. Phương thức này được khai báo như sau:
Database openDatabase( in DOMString name, in DOMString version, in DOMString displayName, in unsigned long estimatedSize, in optional DatabaseCallback creationCallback );
Tham số: name: tên của database. version: phiên bản. Hai database trùng tên nhưng khác phiên bản thì khác nhau. displayname: mô tả. estimatedSize: dung lượng được tính theo đơn vị byte. creationCallback: phương thức callback được thực thi sau khi database mở/tạo. Ví dụ tạo một database với tên “mydb” và dung lượng là 5 MB: var db = openDatabase("mydb", "1.0", "My First DB", 5 * 1024 * 1024);
16 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
3. Transaction
Bạn cần thực thi các câu SQL trong ngữ cảnh của một transactio n. Một transaction cung cấp khả năng rollback khi một trong những câu lệnh bên trong nó thực thi thất bại. Nghĩa là nếu bất kì một lệnh SQL nào thất bại, mọi thao tác thực hiện trước đó trong transaction sẽ bị hủy bỏ và database không bị ảnh hưởng gì cả. Interface Database hỗ trợ hai phương thức giúp thực hiện điều này là transaction() và readTransaction(). Điểm khác biệt giữa chúng là transaction() hỗ trợ read/write, còn readTransaction() là read-only. Như vậy sử dụng readTransaction() sẽ cho hiệu suất cao hơn nếu như bạn chỉ cần đọc dữ liệu. void transaction( in SQLTransactionCallback callback, in optional SQLTransactionErrorCallback errorCallback, in optional SQLVoidCallback successCallback );
Ví dụ: var db = openDatabase("mydb", "1.0", "My First DB", 5 * 1024 * 1024); db.transaction(function (tx) { // Using tx object to execute SQL Statements });
4. Execute SQL executeSql() là phương thức duy nhất để thực thi một câu lệnh SQL trong Web SQL. Nó được sử dụng cho cả mục đích đọc và ghi dữ liệu void executeSql( in DOMString sqlStatement, in optional ObjectArray arguments, in optional SQLStatementCallback callback, in optional SQLStatementErrorCallback errorCallback );
Ví dụ 1: tạo bảng Customers và thêm hai dòng dữ liệu vào bảng này. db.transaction(function tx.executeSql("CREATE tx.executeSql("INSERT tx.executeSql("INSERT }); (tx) { TABLE IF NOT EXISTS CUSTOMERS(id unique, name)"); INTO CUSTOMERS (id, name) VALUES (1, 'peter')"); INTO CUSTOMERS (id, name) VALUES (2, 'paul')");
Tuy nhiên cách thực thi SQL trên không được rõ ràng và có thể bị các vấn đề về bảo mật như SQL injection. Vì vậy tốt hơn bạn nên để các tham số cần truyền cho câu SQL trong một mảng và đặt vào làm tham số thứ 2 của phương thức executeSql(). Các vị trí trong câu SQL chứa tham số sẽ được thay thế bởi dấu „?‟: 17 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
tx.executeSql("INSERT INTO CUSTOMERS (id, name) VALUES (?,?)", [1,"peter"]); tx.executeSql("INSERT INTO CUSTOMERS (id, name) VALUES (?,?)", [2,"paul"]);
III. Web Worker
Với công nghệ phần cứng hiện nay, việc sử dụng đa luồng đã trở nên một phần không thể thiếu trong các phần mềm. Tuy nhiên, công nghệ thiết kế web vẫn chưa tận dụng được sức mạnh này. Với các công việc đòi hỏi một quá trình xử lý lâu, lập trình viên thường phải sử dụng những thủ thuật như setTimeout(), setInterval(),… để thực hiện từng phần công việc. Hiện nay, để giải quyết vấn đề này, một API mới dành cho javascript đã xuất hiện với tên gọi Web Worker.
1. Giới thiệu
Đối tượng Web Worker được tạo ra sẽ thực thi trong một thread độc lập và chạy ở chế độ nền nên không ảnh hưởng đến giao diện tương tác của trang web với người dùng. Với đặc điểm này, bạn có thể sử dụng Web Workert các công việc đòi hỏi thời gian xử lý lâu nạp dữ liệu, tạo cache,… Điểm hạn chế của Web Worker là không thể truy xuất được thành phần trên DOM, và cả các đối tượng window, document hay parent. Mã lệnh các công việc cần thực thi cũng phải được cách ly trong một tập tin script. Việc tạo một Web Worker sẽ cần thực hiện như sau: var worker = new Worker('mytask.js');
Tập tin script sẽ được tải về và Worker chỉ được thực thi sau khi tập tin này tải hoàn tất. Trong tập tin script này, ta sẽ xử lý sự kiện „message‟ của Worker từ các dữ liệu nhận được thông qua phương thức postMessage(). Phương thức này chấp nhận một tham số chứa thông điệp cần gửi đến tập tin script để xử lý. Dữ liệu này sẽ được lấy thông qua thuộc tính data của tham số event trong hàm xử lý sự kiện message. Quy trình này được mô tả trong hình sau:
18 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
2. Ví dụ đơn giản nhất:
Tạo hai tập tin sau trong cùng một thư mục: mytask.js: this.onmessage = function (event) { var name = event.data; postMessage("Hello "+name); };
Test.html: Submit worker = new Worker("mytask.js"); worker.onmessage = function (event) { alert(event.data); }; document.getElementById("button1").onclick = function() {
19 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D var name = document.getElementById("username").value;
worker.postMessage(name); };
Bây giờ bạn chạy thử và nhấn nút Submit, một thông điệp sẽ hiển thị với nội dung tương tự “Hello Yin Yang”.
3. Kết luận
Với các công việc đơn giản, lập trình viên sẽ gửi đi một dữ liệu kiểu mảng bao gồm tên lệnh và các dữ liệu cần xử lý. Worker sẽ phân tích dữ liệu nhận được và gọi các phương thức xử lý tương ứng. Tuy nhiên, một Worker bạn tạo ra chỉ nên dành riêng để thực hiện một công việc cụ thể. Bởi vì mục đích chính của việc tạo ra chúng là để làm những công việc “nặng nhọc”. Cuối cùng, khi đã hoàn tất công việc, bạn hãy giải phóng cho Worker bằng cách dùng phương thức worker.terminate(). Bạn có thể xem demo sau về cách sử dụng Web Worker để thực hiện đồng thời việc tính toán tìm các số nguyên tố và cập nhật lại canvas:
IV. Tạo chuyển động với WindowAnimationTiming AP I
Thay vì đặt timeout để gọi các phương thức vẽ lại hình ảnh, cách tốt nhất mà bạn nên sử dụng để tạo các hiệu ứng chuyển động trong canvas là dùng API WindowAnimationTiming, thông qua phương thức chính là requestAnimationFrame().
20 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
1. setTimeout và setInterval
Cách truyền thống mà bạn dùng để tạo các hiệu ứng đồ họa chuyển động với javascript là gọi liên tục công việc update và draw sau những khoảng thời gian xác định thông qua phương thức setInterval() hoặc setTimeout(). Mỗi lần gọi, một frame (khung hình) mới sẽ được tạo ra và vẽ đè lên màn hình cũ. Khó khăn của phương pháp này là khó xác định được giá trị thời gian thích hợp dựa trên mỗi thiết bị được sử dụng (thông thường khoảng 60 fps – frames per second). Ngoài ra với những hiệu ứng phức tạp thì việc update/draw có thể diễn ra lâu hơn so với thời gian giữa hai lần gọi. Cách tổng quát để giải quyết vấn đề trên là thực hiện tính toán dựa vào khoảng cách thời gian giữa lần gọi trước đó và hiện tại, sau đó xác định bỏ qua một vài bước draw hoặc thay đổi giá trị timeout cho phù hợp.
2. WindowAnimationTiming
Một tính năng mới ra đời cho phép bạn đơn giản hóa công việc này là API WindowAnimationTiming. Đây là một interface bao gồm hai phương thức là requestAnimationFrame() và cancelAnimationFrame(). Việc xác định thời điểm cập nhật frame sẽ được tự động chọn giá trị thích hợp nhất. interface WindowAnimationTiming { long requestAnimationFrame(FrameRequestCallback callback); void cancelAnimationFrame(long handle); }; Window implements WindowAnimationTiming; callback FrameRequestCallback = void (DOMTimeStamp time);
requestAnimationFrame: gửi request đến trình duyệt thực hiện một hành động update/draw
frame mới thông qua tham số callback. Các request này sẽ được lưu trong đối tượng document với các cặp và được thực hiện lần lượt. Giá trị handle là một số định danh được tạo ra và trả về sau khi gọi phương thức này. cancelAnimationFrame: hủy một request được tạo ra requestAnimationFrame với tham số là handle của request. Ngoài ra còn có thuộc tính window.mozAnimationStartTime (chỉ mới được hỗ trợ trên Firefox) chứa giá trị milisecond là khoảng cách từ mốc thời gian (1/1/1970) đến thời điểm bắt đầu của request cuối cùng được thực hiện. Giá trị này tương đương với giá trị trả về của Date.now() hoặc Date.getTime(), mốc thời gian là bao nhiêu không quan trọng nhưng nó giúp bạn biết được khoảng thời gian giữa hai lần thực hiện request.
21 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
3. Lợi ích và hiệu quả
Microsoft cho ta một ví dụ trực quan về hiệu quả của requestAnimationFrame() so với setTimeout() tại trang requestAnimationFrame API. Qua ví dụ này, ta thấy được số lần gọi callback (update) thực tế của setTimeout() lớn hơn so với dự tính. Ngoài ra các kết quả cho thấy hiệu suất của việc thực thi callback, CPU, mức tiêu tốn năng lượng và ảnh hướng đến các tác vụ nền của requestAnimationFrame() hơn hẳn so với setTimeout():
22 | P a g e
Yin Yang setTimeout Expected callbacks Actual callbacks Callback Efficiency Callback Efficiency Power Consumption Background Interference 40543 41584 59.70% Medium Medium High
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D requestAnimationFrame 40544 40544 100.00% High Low Low
Một hiệu quả khác các animation sẽ tự động dừng lại nếu tab chứa nó không được hiển thị (khi bạn chuyển sang một tab khác của trình duyệt). Điều này giúp hạn chế được tài nguyên sử dụng một cách hợp lý.
4. Sử dụng
Kiểm tra trình duyệt hỗ trợ: Tùy theo trình duyệt mà tên của phương thức này sẽ có những prefix khác nhau (vendor):
_reqAnimation = window.requestAnimationFrame || window.mozRequestAnimationFrame window.webkitRequestAnimationFrame window.msRequestAnimationFrame window.oRequestAnimationFrame || || || ;
if(_reqAnimation) update(); else alert("Your browser doesn't support requestAnimationFrame.");
Ví dụ hoàn chỉnh: const RADIUS = 20; var cx = 100; var cy = 100; var speedX = 2; var speedY = 2; var _canvas; var _context; var _reqAnimation; var _angle = 0; function update(time) { cx += speedX; cy += speedY;
if(_reqAnimation) update(); else alert("Your browser doesn't support requestAnimationFrame."); };
24 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
C. Canvas 2D API
HTML5 xác định như một bitmap phụ thuộc vào độ phân giải, được sử dung để vẽ đồ thị, đồ họa game hoặc hình ảnh trực quan khác. Canvas là hình chữ nhật trên trang và có thể sử dụng JavaScript để vữ bất cứ điều gì bạn muốn. HTML5 định nghĩa một tập các chức năng ( canvas API) để vẽ hình dạng, xác định đường dẫn, tạo gradient. HTML5 Canvas là một JavaScript API để mã hóa các bản vẽ. Canvas API cho phép định nghĩa một đối tượng canvas như là thử trên trang HTML ,chúng ta có thể vẽ bên trong nó. là một khối không gian vô hình, mặc định là 300x250 pixels (trên tất cả trình duyệt) Chúng ta có thể vẽ cả hình 2D và 3D (WebGL). 2D có sẵn trong tất cả các trình duyệt Web hiện đại, IE9, và thông qua thư viện excanvas.js trong các phiên bản IE hiện tại. Canvas 2D cung cấp một API đơn giản nhưng mạnh mẽ để có thể vẽ một cách nhanh chóng trên bề mặt bitmap 2D. Không có định dạng tập tin, và bạn chỉ có thể vẽ bằng cách sử dụng script. Bạn không có bất kỳ các nút DOM cho các hình khối bạn vẽ - bạn đang vẽ pixels, không phải vectơ và chỉ là các điểm ảnh được ghi nhớ. Một số tính năng cả Canvas: Vẽ hình ảnh Tô màu Tạo hình học và các kiểu mẫu Văn bản Sao chép hình ảnh, video, những canvas khác Thao tác điểm ảnh Xuất nội dung của một thẻ sang tập tin ảnh tĩnh.
I. Vẽ ảnh và thao tác với pixel
Muốn tạo ra những hiệu ứng đồ họa đặc biệt khi sử dụng canvas, bạn không thể chỉ sử dụng cá thuộc tính và phương thức có sẵn của đối tượng context. Chính vì vậy, bài viết này sẽ giới thiệu cho bạn cách vẽ ảnh và thao tác với các pixel từ đối tượng ImageData.
1. Nạp và vẽ ảnh
Để vẽ một ảnh ra canvas, ta tạo một đối tượng image và thực hiện phương thức context.drawImage() trong sự kiện load của image. Như vậy để đảm bảo rằng hình ảnh chỉ được vẽ sau khi đã được nạp hoàn tất. Ngoài ra, bạn nên đặt sự kiện load trước khi gán đường dẫn cho ảnh. Nếu không image có thể được load xong trước khi bạn gắn sự kiện load cho nó. Phương thức drawImage() có ba overload sau: 25 | P a g e
Yin Yang - Vẽ image tại một vị trí destX, destY: context.drawImage(image,destX,destY); HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
- Vẽ image tại vị trí destX, destY và kích thước destWidth, destHeight: context.drawImage(image,destX,destY,destWidth,destHeight); - Cắt image tại vị trí [sourceX, sourceY, sourceWidth, sourceHeight] và vẽ tại [destX, destY, destWidth, destHeight]: context.drawImage(image, sourceX, sourceY, sourceWidth, sourceHeight, destX, destY, destWidth, destHeight);
Ví dụ: window.onload = function(){ var canvas = document.getElementById("mycanvas"); var context = canvas.getContext("2d"); var img = new Image(); img.onload = function(){ context.drawImage(img, 10, 10,50,50); }; img.src = "foo.png"; };
2. Thao tác với pixel
Một ảnh bao gồm một mảng các pixel với các giá trị red, green, blue và alpha (RGBA). Trong đó alpha là giá trị xác định độ mờ đục (opacity) của ảnh. Giá trị alpha càng lớn thì độ màu sắc càng rõ nét và màu sắc sẽ trở nên trong suốt nếu alpha là 0. Trong Canvas 2D API, dữ liệu ảnh được lưu trong một đối tượng ImageData với 3 thuộc tính là width, height và data. Trong đó data là một mảng một chiều chứa các pixel. Mỗi pixel chứa 4 phần tử tương ứng là R,G,B,A. Như vậy với một ảnh có kích thước 10×20 ta sẽ có 200 pixel và có 200*4=400 phần tử trong mảng ImageData.data. 26 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
Bạn có thể tham khảo thông tin về các API này tại: http://www.whatwg.org/specs/webapps/current-work/multipage/the-canvas-element.HTML#pixel-manipulation:
imagedata = context.createImageData(sw, sh) Trả về một đối tượng ImageData với kích thước sw x sh. Tất cả pixel của đối tượng này có màu đen trong suốt. imagedata = context.createImageData(imagedata) Trả về đối tượng ImageData với kích thước bằng với đối tượng trong tham số. Tất cả pixel có màu đen trong suốt. imagedata = context.getImageData(sx, sy, sw, sh) Trả về một đối tượng ImageData chứa dữ liệu ảnh vùng chữ nhật (xác định bởi các tham số) của canvas. Ném NotSupportedError exception nếu như có bất kì tham số nào không phải là số hợp lệ. Ném IndexSizeError exception nếu width hoặc height là zero. imagedata.width imagedata.height
Trả về kích thước thật của đối tượng ImageData, tính theo pixel. imagedata.data
Trả về mảng một chiều chứa dữ liệu dạng RGBA, mỗi giá trị nằm trong khoảng 0 đến 255. context . putImageData(imagedata, dx, dy [, dirtyX, dirtyY, dirtyWidth, dirtyHeight ])
27 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
Vẽ dữ liệu từ đối tượng ImageData lên canvas tại vị trí dx, dy. Nếu như hình chữ nhật (từ các tham số dirtyX, dirtyY, dirtWidth, dirtyHeight) được xác định, thì phần dữ liệu của ImageData trong vùng chữ nhật này mới được vẽ lên canvas.
Các thuộc tính xác định hiệu ứng vẽ của context sẽ bị bỏ qua khi phương thức này được gọi. Các pixel từ canvas sẽ được thay thế hoàn toàn bởi ImageData mà không có các sự kết hợp màu sắc, hiệu ứng, … với các dữ liệu ảnh sẵn có trên canvas. Một trong những ví dụ thường gặp và đơn giản nhất là đảo ngược màu của ảnh. Điều này được thực hiện bằng cách lấy giá trị màu tối đa (255) trừ đi giá trị của mỗi kênh màu RGB hiện tại của mỗi pixel. Giá trị alpha sẽ để giá trị tối đa để ảnh được rõ nét nhất. window.onload = function(){ var img = new Image(); img.onload = function(){ invertColor(this); }; img.src="panda.jpg"; }; function invertColor(img){ var canvas = document.getElementById("mycanvas"); var context = canvas.getContext("2d"); // draw image at top-left corner context.drawImage(img,0,0); // draw original image right beside the previous image context.drawImage(img,img.width,0); // get ImageData object from the left image var imageData = context.getImageData(0, 0, img.width, img.height); var data = imageData.data;
28 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D for (var i = 0; i < data.length; i += 4) { data[i] data[i + 1] data[i + 2] data[i + 3] } context.putImageData(imageData,0,0); = = = = 255 - data[i]; // red 255 - data[i+1]; // green 255 - data[i+2]; // blue 255; // alpha
}
Kết quả:
Bạn có thể thêm các tham số để tạo một “dirty rectangle” trong phương thức putImageData() nếu muốn vẽ ImageData lên một vùng chữ nhật xác định của canvas. Ví dụ ta chọn cùng một vùng chữ nhật trên ImageData và vẽ lên hai vùng chữ nhật khác nhau trên canvas để được kết quả sau: context.putImageData(imageData,0,0,0,0,img.width/2,img.height/2); context.putImageData(imageData,img.width,0,0,0,img.width/2,img.height/2);
29 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
II. Vẽ hình bằng chuột
Trong phần này, ta sẽ tìm hiểu cách bắt và xử lý các thao tác chuột trên Canvas để thực hiện một ứng dụng vẽ hình đơn giản. Bên cạnh đó, bạn có thể biết được cách để lưu và phục hồi lại dữ liệu của canvas khi cần thiết.
1. Xác định tọa độ chuột
Để xác định được tọa chuột trên canvas, ta sẽ sử dụng tham số của các sự kiện như mousedown, mousemove, … Tham số của các sự kiện này chứa tọa độ chuột lưu trong hai biến pageX và pageY. Ta sẽ dùng tọa độ này trừ đi tọa độ của canvas (canvas.offsetLeft và canvas.offsetTop) để lấy được vị trí chính xác của chuột trên canvas. Đầu tiên là việc mô phỏng công cụ Pen cho phép vẽ tự do trong canvas: var preX; var preY; var paint; var canvas; var context; $(function(){ canvas = document.getElementById("canvas"); context = canvas.getContext("2d"); $('#canvas').mousedown(function(e){ preX = e.pageX - this.offsetLeft; preY = e.pageY - this.offsetTop; paint = true; }); $('#canvas').mousemove(function(e){
2. Lưu nội dung của Canvas
Để lưu lại dữ liệu của Canvas nhằm phục hồi khi cần thiết (chẳng hạn như chức năng Undo, Redo), ta sẽ sử dụng phương thức context.getImageData().Ta sẽ sử dụng phương pháp này để thực hiện chức năng vẽ đoạn thẳng trên Canvas. Trước k hi bắt đầu vẽ một đoạn thằng, canvas cần được lưu lại nội dung và mỗi khi chuột di chuyển, ta sẽ phục hồi lại nội dung được lưu đó đồng thời vẽ một đoạn thẳng từ điểm bắt đầu đến vị trí chuột. Ta cũng sửa ví dụ trên thành một jQuery plugin để tiện sử dụng: (function( $ ) { var preX; var preY;
31 | P a g e
Yin Yang var var var var var tool; canvas; context; imageData; paint; // pen, line
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
$.fn.makeDrawable = function() { canvas = this[0]; if( !$(canvas).is("canvas") ) throw "The target element must be a canvas"; context = canvas.getContext("2d"); $(canvas).mousedown(function(e){ preX = e.pageX - canvas.offsetLeft; preY = e.pageY - canvas.offsetTop; paint = true; if(tool=="line") { imageData = context.getImageData(0, canvas.height); } }); $(canvas).mousemove(function(e){ if(paint) { var x = e.pageX - canvas.offsetLeft; var y = e.pageY - canvas.offsetTop; if(tool=="pen") { context.moveTo(preX,preY); context.lineTo(x,y); context.stroke(); preX = x; preY = y; } else if(tool=="line") { canvas.width=canvas.width; content context.putImageData(imageData,0,0); context.moveTo(preX,preY); context.lineTo(x,y); context.stroke(); } } }); $(canvas).mouseup(function(e){ if(tool=="line") { var x = e.pageX - canvas.offsetLeft;
0,
canvas.width,
//
clear
canvas
32 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D var y = e.pageY - canvas.offsetTop; context.moveTo(preX,preY); context.lineTo(x,y); context.stroke(); } paint = false;
III. Chọn và di chuyển đối tượng
Thay vì lưu trữ nội dung của Canvas dưới dạng ImageData, ta có thể lưu trữ các đối tượng đồ họa dưới dạng cấu trúc dữ liệu và thực hiện vẽ từng phần tử lên Canvas. Với phương pháp này, ta sẽ minh họa bằng một ví dụ sử dụng chuột để chọn và di chuyển các hình vẽ trên Canvas.
1. Tạo cấu trúc dữ liệu
Đầu tiên ta sẽ tạo một lớp Rect dùng để chứa dữ liệu của một hình chữ nhật. Lớp này ngoài các biến lưu trữ tọa độ, kích thước và trạng thái (selected) thì cần một phương thức dùng để kiểm tra xem một tọa độ [x,y] có nằm bên trong nó không. Ta gọi phương thức này là isContain() và có kiểu trả về là boolean. Mã nguồn của lớp này có dạng: function Rect() { this.isSelected = false; this.x = 0; this.y = 0; this.width = 1; this.height = 1; } Rect.prototype.isContain = function(x,y){ var right = this.x + this.width; var bottom = this.y + this.height;
34 | P a g e
Yin Yang return x > this.x && x < right && y > this.y && y < bottom; }
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
Tiếp theo, ta tạo một lớp ShapeList dùng để chứa các đối tượng Rect trong một kiểu dữ liệu mảng. Ngoài ra, ShapeList sẽ có thêm một biến dùng để chỉ ra đối tượng Rect đang được chọn (selectedItem), và hai biến dùng để lưu vị trí của chuột khi click lên một đối tượng Rect (offsetX, offsetY). Hai biến offset này dùng để tính tọa độ chính xác khi người dùng sử dụng chuột để di chuyển đối tượng Rect. ShapeList còn có hai phương thức: addItem: thêm một đối tượng Rect vào danh sách. selectAt: tìm và chọn đối tượng Rect chứa tọa độ [x,y]. Ta sẽ duyệt ngược từ cuối mảng
để đảm bảo các đối tượng nằm sau sẽ được chọn trước trong trường hợp nhiều Rect cùng chứa điểm [x,y] function ShapeList(){ this.items = []; this.selectedItem = null; this.offsetX = -1; this.offsetY = -1; } ShapeList.prototype.addItem = function(x,y,width,height){ var rect = new Rect; rect.x = x; rect.y = y; rect.width = width; rect.height = height; this.items.push(rect); } ShapeList.prototype.selectAt = function(x,y){ if(this.selectedItem) this.selectedItem.isSelected = false; this.selectedItem = null; for (var i = 0; i < this.items.length; i++) { var rect = this.items[i]; if(rect.contains(x,y)) { this.selectedItem = this.items[i]; this.offsetX = x - this.items[i].x; this.offsetY = y - this.items[i].y; this.items[i].isSelected = true; break; } } }
2. Các phương thức vẽ bằng context function draw(){ clear();
35 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
for (var i = _list.items.length-1;i>=0; i--) { drawRect(_list.items[i]); } } function drawRect(rect){ _context.fillRect(rect.x,rect.y,rect.width,rect.height); if(rect.isSelected) { _context.save(); _context.strokeStyle = "red"; _context.strokeRect(rect.x,rect.y,rect.width,rect.height); _context.restore(); } }
3. Các sự kiện chuột của Canvas
Trong các sự kiện này, ta sẽ dùng cờ _ismoving để xác định xem một đối tượng có đang được chọn hay không và thực hiện di chuyển đối tượng ShapeList.selectedItem trong mousemove. Giá trị _ismoving này sẽ được xác định trong sự kiện mousedown và bị hủy khi mouseup. function canvas_mousedown(e){ var x = e.pageX - _canvas.offsetLeft; var y = e.pageY - _canvas.offsetTop; _list.selectAt(x,y) if(!_list.selectedItem) _list.addItem(x-RECT_SIZE,yRECT_SIZE,RECT_SIZE*2,RECT_SIZE*2); _ismoving = true; draw(); } function canvas_mousemove(e){ if(_ismoving && _list.selectedItem){ var x = e.pageX - _canvas.offsetLeft; var y = e.pageY - _canvas.offsetTop; _list.selectedItem.x = x - _list.offsetX; _list.selectedItem.y = y - _list.offsetY; draw(); } } function canvas_mouseup(e){ _ismoving = false; }
Kết quả:
36 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
IV. Sử dụng bàn phím
Bàn phím là thiết bị không thể thiếu và là phương tiện rất quan trọng để thực hiện các chức năng của các ứng dụng tương tác với người dùng. Trong bài viết này, ta sẽ hướng dẫn cách bắt sự kiện bàn phím trong canvas và dùng nó để điều khiển góc xoay và hướng di chuyển của đối tượng đồ họa.
1. Bắt sự kiện bàn phím
Để bắt sự kiện này, bạn có thể đăng kí trực tiếp cho đối tượng window, tuy nhiên điều này sẽ gây ra những rắc rối khi trang của bạn có quá nhiều thành phần. Cách tốt nhất là đăng kí riêng cho canvas các hàm xử lý. Tuy nhiên, để canvas có thể focus được, bạn cần xác định thuộc tínhTabIndex của nó:
Sau đó bạn đăng kí các sự kiện cần thiết cho canvas. Khi chạy trên trình duyệt, bạn cần phải click chuột vào canvas để nó nhận được focus trước khi thực hiện các thao tác bàn phím.
_canvas.onkeydown = canvas_keyDown; function canvas_keyDown(e){ alert(e.keyCode); }
Tham số event truyền vào hàm xử lý sẽ chứa các thuộc tính cần thiết để bạn xác định được phím nào được nhấn. Ở đây, bạn chỉ cần quan tâm đến thuộc tính keyCode lưu mã của phím được nhấn. Do các giá trị keyCode có kiểu số nên rất khó nhớ và kiểm tra, may mắn là ta tìm được 37 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
trang “Javascript Keycode Enums” liệt kê sẵn các keyCode dưới dạng enum của một đối tượng. Ta sửa lại một chút để tiện sử dụng hơn: var Keys = { BACKSPACE: 8, TAB: 9, ENTER: 13, SHIFT: 16, CTRL: 17, ALT: 18, PAUSE: 19, CAPS_LOCK: 20, ESCAPE: 27, SPACE: 32, PAGE_UP: 33, PAGE_DOWN: 34, END: 35, HOME: 36, LEFT_ARROW: 37, UP_ARROW: 38, RIGHT_ARROW: 39, DOWN_ARROW: 40, INSERT: 45, DELETE: 46, KEY_0: 48, KEY_1: 49, KEY_2: 50, KEY_3: 51, KEY_4: 52, // ... };
2. Kiểm tra trạng thái của nhiều phím
Một khó khăn của các sự kiện bàn phím trong javascript là chỉ có thể xác định được duy nhất một phím nhấn thông qua thuộc tính event.keyCode. Để có thể kiểm tra được trạng thái của nhiều phím được nhấn cùng lúc, ta phải lưu trạng thái của chúng lại khi sự kiện keyDown xảy ra và xóa trạng thái đó đi trong sự kiện keyUp. var _keypressed = {}; function canvas_keyDown(e){ _keypressed[e.keyCode] = true; } function canvas_keyUp(e){ _keypressed[e.keyCode] = false; }
3. Giới hạn các phím được bắt
Sử dụng phương pháp trên, bạn cần lọc các phím cần sử dụng để đối tượng _keypressed không lưu các giá trị không cần thiết. Một cách đơn giản nhất là sử dụng mảng để lưu keyCode của các phím này và kiểm tra trong các sự kiện bàn phím: const AVAILABLE_KEYS = [ Keys.UP_ARROW, Keys.DOWN_ARROW, Keys.LEFT_ARROW, Keys.RIGHT_ARROW
38 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
]; function canvas_keyDown(e){ if(AVAILABLE_KEYS.indexOf(e.keyCode)!=-1) { _keypressed[e.keyCode] = true; } } function canvas_keyUp(e){ if(_keypressed[e.keyCode]) { _keypressed[e.keyCode] = false; } }
V. Chuyển động trong Canvas
Một ví dụ đơn giản để khi làm quen với đồ họa và chuyển động trong lập trình là viết một ví dụ bóng nảy bên trong một vùng cửa sổ (canvas). Một quả bóng sẽ được vẽ bên trong canvas và chuyển động theo một hướng xác định. Khi chạm bất kì thành tường nào, bóng sẽ đổi hướng chuyển động tùy theo hướng di chuyển.
1. Cơ bản
Ta xác định hai giá trị speedX và speedY tương ứng với tốc độ di chuyển theo phương ngang và dọc của trái bóng. Hướng di chuyển của bóng phụ thuộc vào giá trị âm hoặc dương của speedX và speedY. Trong ví dụ này, thành tường là các biên của canvas và chỉ có hai phương là ngang và dọc. Nguyên lý hoạt động rất đơn giản: khi bóng tiếp xúc với biên dọc của canvas, ta sẽ đổi chiều của speedY và với biên ngang ta sẽ đổi chiều của speedX. Trong lớp Ball sau, ta sẽ bổ sung thêm các thuộc tính right, bottom để tiện khi kiểm tra va chạm. Hai thuộc tính cx và cy là vị trí tâm của bóng và sẽ được khởi tạo ngẫy nhiên sao cho nó luôn nằm hoàn toàn bên trong canvas.
Ball.js:
function Ball(mapWidth, mapHeight){ this.mapWidth = mapWidth; this.mapHeight = mapHeight; this.radius = 20; this.speedX = 3; this.speedY = 3; this.cx this.radius; this.cy this.radius; = = Math.floor(Math.random()*(this.mapWidth-2*this.radius)) Math.floor(Math.random()*(this.mapHeight-2*this.radius)) + +
Sample.HTML: var _canvas; var _context; var _ball; function draw(){ _context.clearRect(0,0,_canvas.width,_canvas.height); _ball.draw(_context); } function update(){ _ball.move(); _ball.checkCollision(); draw(); } window.onload = function(){ var interval = 10; _canvas = document.getElementById("canvas"); _context = _canvas.getContext("2d"); _ball = new Ball(_canvas.width,_canvas.height); setInterval("update()",interval); }
40 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
2. Thêm hiệu ứng bóng di chuyển
Để ví dụ không quá đơn điệu, ta sẽ thêm các ảnh bóng mờ di chuyển phía sau trái bóng chính. Ta sẽ lưu các vị trí bóng di chuyển qua vào một mảng có tối đa 10 phần tử và vẽ ra canvas trong hàm draw(). Phương thức Ball.draw() cần chỉnh sửa một chút để cho phép nhận tham số alpha xác định độ mờ đục. Tham số alpha này có giá trị nằm giữa đoạn 0 và 1:
Ball.prototype.draw = function(context,alpha){ if(!alpha) alpha = 255; context.beginPath(); context.fillStyle = "rgba(255, 100, 100," + alpha + ")"; context.arc(this.cx,this.cy,this.radius,0,Math.PI*2,true); context.closePath(); context.fill(); }
Để các trái bóng không nằm quá sát nhau, ta chỉ thực hiện lưu vị trí của bóng sau mỗi 5 lần bóng di chuyển hay sau mỗi 5 lần phương thức update() được gọi. Phương thức traceBall() sau sẽ tạo ra một đối tượng Ball mới với hai giá trị cx và cy lấy từ trái bóng chính và lưu vào mảng _balls. Khi chiều dài của mảng _balls vượt quá 10, ta dùng phương thức Array.splice() để cắt đi phần tử nằm ở đầu mảng: function traceBall(ball){ var b = new Ball; b.cx = ball.cx; b.cy = ball.cy; _balls.push(b); if(_balls.length>10) _balls.splice(0,1); }
Kết quả:
41 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
3. Kiểm tra va chạm
Phần quan trọng của ví dụ này nằm ở phương thức kiểm tra va chạm của trái bóng. Phương thức này sẽ duyệt qua tất cả các chướng ngại vật và kiểm tra khoảng cách của nó so với chướng ngại vật theo hai phương dọc và ngang. Với ví dụ này, ta kiểm tra va chạm ở mức rất đơn giản nên việc phản xạ c ủa trái bóng chưa hoàn toàn chính xác. Ta sẽ giới thiệu các kĩ thuật kiểm tra va chạm và di chuyển trong các bài viết sau. Phương thức kiểm tra va chạm của lớp Ball:
Ball.prototype.checkCollision = function(shapes) { if(this.left = this.mapWidth) this.speedX = this.speedX; if(this.top = this.mapHeight) this.speedY = this.speedY; for(var i = 0; i < shapes.items.length ; i++){ var item = shapes.items[i]; var hCollision = false; var vCollision = false; this.right >= item.left && this.left = item.top) || (this.cy > item.bottom && this.top = item.top && this.top = item.left) || // left or (this.cx > item.right && this.left = TICKS) processInput(); updateGame(); lastUpdateTime = now; } draw(); var sleepTime = TICKS - diffTime; if(sleepTime= TICKS) draw(); lastUpdateTime += TICKS * numOfUpdate; diffTime -= TICKS * numOfUpdate; var sleepTime = TICKS - diffTime; setTimeout(gameLoop,sleepTime); }
Nếu bạn sử dụng requestAnimationFrame cho vòng lặp game, bạn sẽ không cần quan tâm đến việc tính toán giá trị sleepTime.
4. Ví dụ hoàn chỉnh
Kiểm tra ví dụ này và so sánh với các phương pháp trước đó, thực hiện một vài công việc “quá tải” nào đó trên trình duyệt và bạn sẽ thấy khác biệt: const FPS = 6; const TICKS = 1000 / FPS; var startTime; var expectedCounter = 0; var lastUpdateTime; var actualCounter = 0; var output; function gameLoop() { var diffTime = Date.now() - lastUpdateTime; var numOfUpdate = Math.floor(diffTime/TICKS); for(var i = 0;i < numOfUpdate;i++){ updateGame(); } if(diffTime >= TICKS)
46 | P a g e
Yin Yang draw(); lastUpdateTime += TICKS * numOfUpdate; diffTime -= TICKS * numOfUpdate; var sleepTime = TICKS - diffTime; setTimeout(gameLoop,sleepTime); } function updateGame() { actualCounter++; }
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
function draw() { var s = "Actual updates: "+actualCounter; s += "Expected updates: "+Math.floor((Date.now()-startTime)/TICKS); output.innerHTML = s; } // onLoad output = document.getElementById("output"); startTime = Date.now(); lastUpdateTime = startTime; gameLoop();
Output: Actual updates: 1323 Expected updates: 1323
II. Kiểm tra va chạm: hình tròn và chữ nhật
Thông thường các đối tượng trong game sẽ được xác định va chạm bằng cách đưa chúng về một dạng hình học cơ bản như hình chữ nhật, hình tròn. Bài viết này sẽ giúp bạn cách tính toán để kiểm tra va chạm giữa hai loại hình học này.
1. Giữa hai hình chữ nhật
Phương pháp: kiểm tra từng đỉnh của hình này có nằm bên trong hình kia không.
Rect.prototype.collideWidthRect = function(rect) { return this.contains(rect.left,rect.top) || this.contains(rect.right,rect.top) || this.contains(rect.right,rect.bottom) || this.contains(rect.left,rect.bottom); }
Cách trên không phải cách nhanh nhất, vì vậy bạn có thể dùng cách sau, đơn giản và hiệu quả hơn:
Rect.prototype.collideWidthRect = function(rect) { return !(this.left > rect.right ||
47 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D this.right < rect.left || this.top > rect.bottom || this.bottom < rect.top);
}
2. Giữa hai hình tròn
Phương pháp: Bởi vì mọi điểm nằm trên đường tròn cách đều tâm, nên việc kiểm tra va chạm giữa hai hình tròn sẽ được xác định dựa vào khoảng cách tâm giữa chúng. Để xác định khoảng cách giữa hai điểm, ta dựa vào định lý Pythagoras (Pythagorean theorem) . Ta coi khoảng cách giữa hai điểm là đường chéo của một tam giác vuông. Vậy độ lớn của đường chéo này là: c² = a² + b² => c = sqrt(a² + b²)
Circle.prototype.collideWithCircle = function(circle){ var dx = this.cx - circle.cx; var dy = this.cy - circle.cy; return Math.sqrt(dx*dx + dy*dy) rect.Right, đặt A.X = rect.Right. - B3: Nếu C.Y < rect.Top, đặt A.Y = rect.Top. Ngược lại nếu C.Y > rect.Bottom, đặt A.Y = rect.Bottom. Khi đã có điểm A, ta lại dùng công thức Pythagoras để so sánh với bán kính của hình tròn.
Circle.prototype.collideWithRect = function(rect){ var px = this.cx; var py = this.cy; if(px < rect.left) px = rect.left; else if(px > rect.right) px = rect.right; if(py < rect.top) py = rect.top; else if(py > rect.bottom) py = rect.bottom; var dx = this.cx - px; var dy = this.cy - py; return (dx*dx + dy*dy) Math.max(this.handler1.cx,this.handler2.cx) || y < Math.min(this.handler1.cy,this.handler2.cy) || y > Math.max(this.handler1.cy,this.handler2.cy)) return false; var dx = this.handler1.cx-this.handler2.cx; var dy = this.handler1.cy-this.handler2.cy; var tan1 = Math.abs(dy/dx); var tan2 = Math.abs((y-this.handler1.cy)/(x-this.handler1.cx)); return Math.abs(tan1 - tan2) < EPSILON; }
IV. Vector 2D cơ bản
Ứng dụng của vector rất quan trọng trong lĩnh vực lập trình game và đồ họa. Thông qua vector, ta có thể mô phỏng được các chuyển động, tính toán lực, hướng di chuyển sau khi va chạm,…
1. Khái niệm
“…một vectơ là một phần tử trong một không gian vectơ, được xác định bởi ba yếu tố: điểm đầu (hay điểm gốc), hướng (gồm phương và chiều) và độ lớn (hay độ dài).” (Wikipedia) Từ một đoạn thẳng AB ta có thể xác định được vector (mã giả): u.root = A; u.x = B.x-A.x; u.y = B.y-A.y; u.length = sqrt(u.x*u.x+u.y*u.y); // |u|
2. Vector đơn vị (Unit Vector, Normalized Vector)
Vector đơn vị của u là vector có chiều dài bằng 1 và kí hiệu là û. Vector u sau được gọi là vector đơn vị của v bằng cách tính (mã giả): û = u/|u| Như |û| = 1 vậy:
51 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
3. Tích vô hướng (Dot product, Scalar product)
Phép toán tích vô hướng của hai vector được biểu diễn dấu chấm (nên được gọi dot product) và được tính như sau: v.u = |v||u|cosθ = v1u1 + v2u2 + … + vnun Với θ (theta) là góc giữa v, u và n là chiều của không gian. Từ công thức trên, ta có thể tính được θ: cosθ = (v.u)/(|v||u|) θ = arccos(cosθ)
4. Phép chiếu (Projection)
Một ứng dụng khác của tích vô hướng là tính phép chiếu của một vector này lên vector khác. Tương tự như việc chiếu một vector v thành 2 giá trị x và y lên trục Oxy. (Hình từ wikipedia)
Một vector a được gọi là vector chiếu của v lên u nếu như nó có cùng phương với u và có độ lớn: |a| = |v|cosθ 52 | P a g e
Yin Yang Tổng quát hơn với hai vector bất kì, xét biểu thức: |a| = |v|cosθ Với u là vector tạo với v một góc θ, từ công thức: cosθ = (v.u)/(|v||u|) Suy ra: |a| = |v|(v.u)/(|v||u|) = (v.u)/|v|
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
Vậy ta đã tính được độ lớn của vector v chiếu trên vector u. Từ giá trị |x| này, ta có thể tính được vector x bằng cách nhân với vector đơn vị của u: a = |a|û
5. Hiện thực với javascript
Một đối tượng Line được biểu diễn bởi 2 điểm đầu (p1) và cuối (p2) của một đoạn thẳng. Từ hai điểm này, ta có phương thức getVector() để lấy về một đối tượng vector của đoạn thẳng.
Line.prototype.getVector = function() { var x = this.p2.x-this.p1.x; var y = this.p2.y-this.p1.y; return { x: x, y: y, root: this.p1, length: Math.sqrt(x*x+y*y) }; }
Phương thức update() sau được gọi mỗi khi một đoạn thẳng bị thay đổi: function update(){ var v1 = _line1.getVector(); var v2 = _line2.getVector(); // normalize vector v2 v2.dx = v2.x/v2.length; v2.dy = v2.y/v2.length; // dot product var dp = v1.x*v2.x + v1.y*v2.y; // length of the projection of v1 on v2 var length = dp/v2.length; // the projection vector of v1 on v2 var v3 = {
53 | P a g e
Yin Yang x: length*v2.dx, y: length*v2.dy, }; // the projection line _line3.p2.x = _line3.p1.x+v3.x; _line3.p2.y = _line3.p1.y+v3.y;
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
// calculate the angle between v1 and v2 // and convert it from radians into degrees _angle = Math.acos(dp/(v1.length*v2.length))*(180/Math.PI); _angle = Math.round(_angle*100)/100; }
Trong phần demo sau, ta thực hiện phép chiếu vector màu đỏ lên vector xanh lá. Kết quả của phép chiếu là vector màu xanh lam. Bạn có thể thay đổi hướng và độ lớn của vector bằng cách nhấn nhấn và rê chuột vào đầu mũi tên.
Xem Demo.
V. Khoảng cách từ điểm đến đoạn thẳng
Dựa vào phép chiếu từ tích vô hướng (Dot product) của hai vector, ta có thể tính được khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng, đoạn thẳng. Bài toán: Tìm khoảng cách từ điểm C đến đoạn thẳng AB. Giải quyết: Ta sẽ tính vector chiếu của AC lên AB và gọi là AH. Vì CH vuông góc với AB và khoảng cách từ C đến AB chính là CH. Như vậy ta tính được khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng chứa AB. Để tìm khoảng cách đến đoạn thẳng, ta cần xác định H có thuộc AB hay không. Ta xem lại một chút về tích vô hướng của hai vector. 54 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
Kết quả của tích vô hướng có 3 khoảng giá trị để ta có thể ước lượng được góc giữa hai vector (bỏ qua chiều âm/dương): Case 1 (Dot product < 0): Góc giữa hai vector lớn hơn 90 độ. Điểm H nằm ngoài AB. Case 2 (Dot product = 0): Hai vector vuông góc với nhau (90 độ). Điểm H trùng với A. Case 3 (Dot product > 0): Góc giữa hai vector nhỏ hơn 90 độ. Điểm H có thể nằm trong AB hoặc không. Điểm H sẽ nằm ngoài AB nếu như độ dài AH > AB.
Mã nguồn: function pointLineDistance(){ // v1: AC // v2: AB // v3: AH var v1 = _line1.getVector(); var v2 = _line2.getVector();
55 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
// normalize vector v2 v2.dx = v2.x/v2.length; v2.dy = v2.y/v2.length; // dot product var dp = v1.x*v2.x + v1.y*v2.y; // length of the projection of v1 on v2 var length = dp/v2.length; // the projection vector of v1 on v2 var v3 = { x: length*v2.dx, y: length*v2.dy, }; v3.length = Math.sqrt(v3.x*v3.x+v3.y*v3.y); // the projection line _line3.p2.x = _line3.p1.x+v3.x; _line3.p2.y = _line3.p1.y+v3.y; var d; // distance // d = -1 means H does not lie on AB if(dp < 0) { d = -1; } else { if(v3.length > v2.length) d = -1; else { var dx = v1.x-v3.x; var dy = v1.y-v3.y; d = Math.sqrt(dx*dx+dy*dy); } } return d; }
VI. Giao điểm của hai đường thẳng
Từ hai đoạn thẳng (hoặc vector) trong mặt phẳng 2D, ta có thể tìm được giao điểm của chúng để tính toán các góc phản xạ và hướng di chuyển.
1. Tạo phương trình đường thẳng từ đoạn thẳng
Ta có hai điểm A(x1,y1) và B(x2,y2) tạo thành một đoạn thẳng, để tạo được một phương trình đường thẳng từ hai điểm này, ta cần tính được độ nghiêng của đường thẳng (slope) theo công thức: 56 | P a g e
Yin Yang a = (y2 – y1)/(x2 – x1) Thay thế x2, y2 bằng hai biến x,y: a = (y – y1)/(x – x1) => y – y1 = a(x – x1) Hay: y = ax + (y1 – ax1) Đặt b = y1 – ax1, ta có: y = ax + b
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
2. Tính giao điểm của hai đường thẳng
Ta có hai phương trình đường thẳng (1): y = a1x + b1 (2): y = a2x + b2 Ta có thể tính được giao điểm của chúng bằng cách tìm giao điểm x trước: a1x + b1 = a2x + b2; => x(a1 – a2) = b2 – b1 => x = (b2 – b1)/(a1 – a2) Khi đã có x, ta sẽ thế vào (1) hoặc (2) để tính được y. Để kiểm tra hai đoạn thẳng có cắt nhau không, ta chỉ cần kiểm tra điểm {x,y} thuộc cả hai đoạn thẳng hay không. Ngoài ra ta cần loại trừ trường hợp hai đường thẳng song song hoặc trùng nhau, khi đó giá trị slope của chúng sẽ bằng nhau.
57 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
3. Minh họa với HTML5 Canvas
(Đoạn mã khá dài nên có thể xem trên trang yinyangit.wordpress.com).
VII. Va chạm và phản xạ
Để tính được hướng phản xạ của khi một vật thể va chạm vào mặt phẳng, ta có thể dựa vào góc nghiêng của mặt phẳng và vector theo từng vùng giá trị. Tuy nhiên cách tổng quát hơn là sử dụng các phép toán trên vector để thực hiện.
Xem Demo
1. Kiểm tra hai đoạn thẳng cắt nhau
Từ bài viết trước về tìm giao điểm của hai đường thẳng, ta có thể kiểm tra xem giao điểm tìm được có phải là giao điểm của hai đoạn thẳng hay không. Cách kiểm tra đơn giản là bạn xem điểm này có thuộc cả hai phần bao hình chữ nhật của hai đoạn thẳng. Ta có phương thức kiểm tra như sau:
// detect if a point is inside the rectangle bound Line.prototype.insideRectBound = function(x, y){ if( Math.min(this.p1.x,this.p2.x) - x > x - Math.max(this.p1.x,this.p2.x) > Math.min(this.p1.y,this.p2.y) - y > y - Math.max(this.p1.y,this.p2.y) > return false; return true; } of this line EPSILON || EPSILON || EPSILON || EPSILON)
// ... var intersected = _line1.insideRectBound(x,y) && _line2.insideRectBound(x,y);
58 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
2. Phương pháp
Trong hình minh họa sau, vector v là hướng di chuyển của vật thể va chạm vào u. Vector phản xạ của v là b. Từ vector b ta phân tích ra hai vector thành phần là a và c (như vậy ta có a + c = b). Trong đó: a: vector chiếu của v trên u. c: vector chiếu của v trên đường thẳng vuông góc với u. Đây là vector pháp tuyến của u và có độ dài bằng khoảng cách từ gốc của v đến u. Như vậy để tìm được vector phản xạ b, ta chỉ cần theo 4 bước: 1. Tìm giao điểm của hai đoạn thẳng (tương ứng với hai vector v và u). 2. Tìm vector chiếu a của v trên u. 3. Tìm vector pháp tuyến của u có độ dài bằng khoảng cách từ gốc của v đến u. 4. Tính tổng vector a và c. Xem mã nguồn minh họa bằng javascript tại trang sau để thấy chi tiết hơn: http://yinyangit.wordpress.com/2012/04/10/gamedev-vector2d-va-cham- va-phan- xa/
VIII. Va chạm giữa đường tròn và đoạn thẳng
Tìm điểm va chạm của một đường tròn với đoạn thẳng và xác định hướng phản xạ của di chuyển thông qua các phép toán trên vector.
1. Va chạm
Để xác định va chạm, ta tính toán khoảng cách từ tâm đường tròn đến đoạn thẳng theo phương pháp Tính khoảng cách từ điểm đến đoạn thẳng và so sánh với bán kính của đường tròn.
59 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
Ví dụ trong phần kiềm tra khoảng cách này chưa xét trường hợp va chạm với hai đầu của đoạn thẳng. Bởi vì việc kiểm tra phản xạ khi va chạm với đầu đoạn thẳng sẽ cần tính toán thêm một vài bước nên ta sẽ bỏ qua. Phương thức sau sẽ trả về điểm va chạm của trái bóng với đoạn thẳng hoặc null nếu như không có.
Ball.prototype.findCollisionPoint = function(line) { // create a vector from the point line.p1 to the center of this ball. var v1= { x: this.cx - line.p1.x, y: this.cy - line.p1.y }; var v2 = line.getVector(); var v3 = findProjection(v1,v2); v3.length = Math.sqrt(v3.x*v3.x+v3.y*v3.y); var collisionPoint = null; if(v3.dp>0 && v3.length this.radius) return null; collisionPoint = { x: line.p1.x + v3.x, y: line.p1.y + v3.y }; // don't overlap if(d < this.radius) { this.cx -= (this.movement.x/this.speed)*(this.radius-d); this.cy -= (this.movement.y/this.speed)*(this.radius-d); } } return collisionPoint; }
// distance
2. Phản xạ
Dựa vào vector chuyển động của trái bóng và vector được tạo ra từ đoạn thẳng, ta có thể tính được vector chuyển động mới của bóng (xem Vector2D: Va chạm và phản xạ). 60 | P a g e
Yin Yang
Ball.prototype.bounceAgainst = function(line) { if(this.findCollisionPoint(line)) { var v1 = this.movement; var v2 = line.getVector(); var v3 = findProjection(v1,v2); // perpendicular vector of v2 var v4 = { x: v2.y, y: -v2.x }; v4 = findProjection(v1,v4); v4.x = -v4.x; v4.y = -v4.y; // bounce vector var v5 = { x: v3.x + v4.x, y: v3.y + v4.y };
Đối với việc kiểm tra phản xạ khi trái bóng va chạm với 1 điểm (như hai đầu của đoạn thẳng), bạn cần xác định một vector vuông góc với đường thẳng nối tâm trái bóng đến điểm va chạm và coi đó là mặt phẳng va chạm. Minh họa:
61 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
IX. Va chạm giữa nhiều đường tròn
Để xác định hướng di chuyển của hai quả cầu có khối lượng khác nhau sau khi va chạm, ta sử dụng công thức của định luật bảo toàn động lượng trong một hệ cô lập. Xét trường hợp va chạm trong không gian một chiều (1D – các vật di chuyển trên một đường thẳng), ta gọi m là khối lượng và vận tốc của quả cầu C, u là vận tốc trước khi va chạm và v là vận tốc sau khi va chạm. Tại thời điểm hai quả cầu C1 và C2 va chạm nhau, ta có công thức: m1u1 + m2u2 = m1v1 + m2v2 Suy ra: v1 = (u1*(m1- m2) + 2*m2*u2)/(m1+m2) v2 = (u2*(m2- m1) + 2*m1*u1)/(m1+m2) Ta có thể áp dụng công thức này trong không gian hai chiều (2D) để tính vận tốc theo một phương xác định. Bằng cách chia vector vận tốc thành hai vector thành phần, một vector ux1 nằm trên đường thẳng chứa hai tâm C1 và C2 (phương ngang), vector uy1 còn lại vuông góc với vx1 (phương dọc).ta chuyển không gian 2 chiều thành 1 chiều theo phương chứa đoạn thẳng nối hai tâm đường tròn.
62 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
var angle1 = Math.atan2(u1.y, u1.x); var ux1 = u1.length * Math.cos(angle1-angle); var uy1 = u1.length * Math.sin(angle1-angle); Áp dụng công thức bên trên, ta tính được vector vận tốc mới theo phương ngang là vx1. Do đây là không gian 1D nên vận tốc uy1 sẽ không ảnh hưởng. var vx1 = ((ball1.mass-ball2.mass)*ux1+(ball2.mass+ball2.mass)*ux2)/(ball1.mass+ball2.mass); var vy1 = uy1; Đã có hai vector thành phần là vx1 và vy1, ta cần chuyển lại các vector mới này sang không gian 2D và hợp thành vector vector chuyển động mới là v1. Do vector vx1 vuông góc với vy1 nên ta cần cộng với angle một góc 90 độ hay PI/2. Ở đây, angle là góc tạo bởi đoạn thẳng nối hai tâm đường tròn. var v1 = {}; v1.x = Math.cos(angle)*vx1+Math.cos(angle+Math.PI/2)*vy1; v1.y = Math.sin(angle)*vx1+Math.sin(angle+Math.PI/2)*vy1;
1. Xử lý va chạm của nhiều đường tròn
Cách đơn giản nhất và có độ phức tạp tương đối nhỏ (số lần lặp là n(n-1)/2) trong việc kiểm tra và xử lý va chạm cho nhiều đối tượng là sử dụng hai vòng lặp lồng nhau theo dạng sau: for(var i=0;i 0 của hai đối tượng đồ họa có cùng nằm trên một vị trí hay không.
64 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
1. Một wrapper của Image
Để tiện xử lý các hình ảnh trong canvas dưới dạng một đối tượng trong game với các chức năng cần thiết, ta tạo một lớp ImageObj chứa bên trong một đối tượng Image để lưu trữ hình ảnh. Phương thức quan trọng mà ImageObj phải có là draw(), tuy nhiên việc nạp ảnh có thể diễn ra khá lâu vì vậy ta cần một cách thức xử lý trường hợp này. Chẳng hạn ta sẽ viết ra một dòng thông báo thay thế cho ảnh với kích thước mặc định trong trường hợp ảnh chưa được tải xong: function ImageObj(){ // ... this.draw = function(context){ if(ready){ context.drawImage(this.img,this.left,this.top); } else{ // image has not finished loading // draw something useful instead context.save(); context.fillText("Image is not ready",this.left+10,this.top+10); context.restore(); } context.strokeRect(this.left,this.top,this.width,this.height); context.stroke(); }; // ... }
Chưa đủ, để đối tượng ImageObj có thể tự vẽ lại sau ảnh được nạp xong, đồng thời lấy được đối tượng ImageData (chứa mảng các pixel), ta sẽ viết một số lệnh xử lý trong sự kiện onload của Image. function ImageObj(){ // ... var self = this; this.img.onload = function(){ self.width = this.width; self.height = this.height; ready = true; // this image is ready to use // draw image after loading context.clearRect(self.left,self.top,self.width,self.height); self.draw(context); // get ImageData from this image self.data = context.getImageData(self.left,self.top,self.width,self.height).data; }; this.img.src = url; }
65 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
Do vấn đề bảo mật, ta sẽ không lấy được ImageData của các ảnh không nằm trong host hiện tại (khác host mà script được thực thi).
2. Xác định vùng giao hai hình chữ nhật
Thay vì lặp qua toàn bộ hai hình ảnh và kiểm tra từng pixel của chúng. Ta sẽ giới hạn lại phần ảnh cần kiểm tra bằng cách xác định vùng giao giữa hai hình ảnh. Phần này cũng giúp ta xác định nhanh hai đối tượng có thể xảy ra va chạm hay không. function findIntersectionRect(img1,img2){ var rect = { left: Math.max(img1.left,img2.left), top: Math.max(img1.top,img2.top), right: Math.min(img1.left+img1.width,img2.left+img1.width), bottom: Math.min(img1.top+img1.height,img2.top+img2.height) }; if(rect.left>rect.right || rect.top>rect.bottom) return null; return rect; }
Xem Demo.
66 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
3. Kiểm tra va chạm
Nếu đã tìm hiểu về đối tượng ImageData, bạn biết rằng các pixel sẽ được lưu trữ trong một mảng một chiều. Mỗi pixel bao gồm bốn phần tử đứng liền nhau trong mảng theo thứ tự là [Red, Green, Blue, Alpha]. Như vậy một ảnh có kích thước 20×30 sẽ có 600 pixel và có 600×4=2400 phần tử trong ImageData. function checkPixelCollision(img1,img2){ if(!img1.data || !img2.data) return null; var rect = findIntersectionRect(img1,img2); if(rect) { // this array will hold all collision points of two images var points = []; for(var i=rect.left;iwidth) offsetX = 0; // draw the first part ctx.drawImage(bgimg,offsetX,0,width-offsetX,height,0,0,width-offsetX,height); // the second part ctx.drawImage(bgimg,0,0,offsetX,height,width-offsetX,0,offsetX,height);
3. … và cuộn thật
Với một bản đồ lớn, việc cuộn để giữ nhân vật chính của game luôn ở giữa màn hình rất đơn giản. Ta có thể xác định được tọa độ (left và top) trên bản đồ sẽ được dùng để làm viewport bằng cách:
// inside Map object // obj = character this.offsetX = obj.left - viewWidth/2; this.offsetY = obj.top - viewHeight/2;
Tuy nhiên việc thay đổi khung nhìn liên tục có thể khiến cho người chơi nhức mắt, mất tập trung và ảnh hưởng đến hiệu suất. Vì vậy ta áp dụng một giải phải là tạo một vùng giới hạn trong viewport gọi là “dead zone“. Khi nhân vật di chuyển nhưng vẫn nằm trong vùng này, viewport sẽ không bị thay đổi.
// inside Map object var dx = obj.left - _map.offsetX; var dy = obj.top - _map.offsetY; if(dxthis.deadzone.right) this.offsetX = obj.right - this.deadzone.right; if(dythis.deadzone.bottom) this.offsetY = obj.bottom - this.deadzone.bottom;
Xem Demo
II. Tạo Amimated Sprite
Sprite là một phương pháp để tạo các đối tượng chuyển động từ một hình ảnh duy nhất. Bằng cách sắp xếp nhiều đối tượng theo thứ tự chuyển động, sprite giúp cho việc quản lý tài nguyên và xử lý hiệu quả hơn so với việc phải sử dụng nhiều tập tin ảnh riêng lẻ.
Xem Demo.
Một ảnh có thể gồm nhiều sprite có cùng kích thước hợp lại với nhau. Ví dụ hình dưới đây ta có thể thấy mỗi hàng là một sprite hiển thị chuyển động của nhân vật theo phương khác nhau. Vậy 71 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
với mục đích là tạo lớp Sprite linh động, ta phải cho phép nó kết hợp được nhiều sprite với nhau và chuyển đổi qua lại giữa các sprite dễ dàng.
Để sử dụng, ta có thể tạo một lớp con của AnimatedSprite để cung cấp các chức năng di chuyển, kiểm tra va chạm. Ở đây ta tạo một lớp Character thừa kế từ AnimatedSprite: function Character(data){ this.mapWidth = data.mapWidth; this.mapHeight = data.mapHeight; this.speedX = 0; this.speedY = 0; this.init(data); } Character.prototype = new AnimatedSprite(); Character.prototype.update = function(){ var var var var left = this.left+this.speedX; top = this.top+this.speedY; right = left+this.frameWidth; bottom = top+this.frameHeight;
window.onload = function(images) { var canvas = document.getElementById("myCanvas"); var context = canvas.getContext("2d"); var barWidth = 200; var barLeft = (canvas.width-barWidth)/2; context.fillRect(barLeft,10,barWidth,18); context.fillStyle = "blue"; var sources = { img1: "Spring/img (1).jpg", img2: "Spring/img (2).jpg", img3: "Spring/img (3).jpg", img4: "Spring/img (4).jpg", img5: "Spring/img (5).jpg", img6: "Spring/img (6).jpg", }; var left = 100; var foo = new ImgLoader(sources, function(image,percent) { context.drawImage(image, left, 55, 50,50); //context.clearRect(0,0,200,30); context.fillStyle = "blue"; context.fillRect(barLeft,12,percent*barWidth/100,12); context.fillStyle = "white"; context.fillText("Loading: "+percent+"%",barLeft+10,22); left+=60; }, function(images){ // completed } ); };
Minh họa:
IV. Phóng to/thu nhỏ game bằng nút cuộn chuột
Để thay đổi kích thước nội dung trong canvas, cách tốt nhất là sử dụng phương thức context.scale(double x, double y) để thiết lập một tỉ lệ co giãn khi vẽ bằng context. Phương thức này giúp hình ảnh trong canvas vẫn giữ được độ nét như với các ảnh vector (không như việc bạn thay đổi kích thước của canvas bằng CSS hoặc chức năng zoom của trình duyệt).
Bởi vì cách trên quá đơn giản nên ta sẽ dừng lại tại đây và tập trung vào phần xử lý thủ công. Qua đó, bạn có thể áp dụng cho những nền tảng game khác không hỗ trợ tranformation.
76 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
Bạn có thể áp dụng cách làm trong ví dụ này cho những ứng dụng tương tự, chủ yếu là thay đổi kích thước của một đơn vị (CELL_SIZE), của đối tượng và thay đổi tọa độ.
Xem Demo
77 | P a g e
Yin Yang
HTML5 Canvas - Lập trình Game 2D
1. Sự kiện Mouse Wheel trong javascript
Hoạt động của nút cuộn chuột được xác định bởi một giá trị delta lấy được từ tham số event của sự kiện mousewheel (hoặc DOMMouseScroll trên Firefox). Giá trị này cho biế t chiều và độ lớn vòng quay của bánh xe. Bạn có thể đọc một bài hướng dẫn cụ thể tại Mouse wheel programming in JavaScript. Trong ví dụ này ta chỉ quan tâm đến chiều quay của bánh xe: với giá trị âm, ta giảm kích thước nội dung bên trong canvas đi 1/2 và với giá trị dương ta tăng nó lên 2 lần. function canvas_mousewheel(e){ var delta = 0; if (!e) /* For IE. */ e = window.e; if (e.wheelDelta) { /* IE/Opera. */ delta = e.wheelDelta/120; } else if (e.detail) { /** Mozilla case. */ delta = -e.detail/3; } if (delta) { _map.changeZoom(delta); _ball.setZoom(_map.zoom); draw(); } if (e.preventDefault) e.preventDefault(); }
2. Thay đổi kích thước bản đồ
Trong các ví dụ sử dụng bản đồ, ta định nghĩa một hằng CELL_SIZE quy định kích thước của một ô theo pixel. Như vậy để thay đổi kích thước bản đồ không có gì phức tạp. Trong ví dụ này ta tạo một thuộc tính zoom=1 xác định tỉ lệ kích thước ban đầu. Giá trị tối thiểu nó có thể nhận được là 0.5 và lớn nhất là 4:
Map.prototype = { changeZoom : function(zoom){ if(zoom this.zoom>=4)) return; this.zoom *= zoom < 0 ? 0.5 : 2; this.reset(); }, reset : function() { this.cellSize = CELL_SIZE*this.zoom; == 0 || (zoom
