Cocos2D-HTML5开源2D游戏引擎

转自：http://www.programmer.com.cn/12198/

文/林顺

Cocos2D-HTML5是基于HTML5规范集的Cocos2D引擎的分支，于2012年5月发布。Cocos2D-HTML5的作者林顺将在本文中介绍Cocos2D-HTML5的框架、API、跨平台能力以及强大的性能。Cocos2D-HTML5是Cocos2D系列引擎随着互联网技术演进而产生的一个分支。该分支基于HTML5规范集，目标是可对游戏进行跨平台部署。Cocos2D-HTML5采用MIT开源协议，设计上保持Cocos2D家族的传统架构，并可联合Cocos2D-X JavaScript-binding接口，最大程度地实现游戏代码在不同平台上的复用。

Cocos2D-HTML5由Cocos2D-X核心团队主导开发和维护，行业领袖、HTML5大力推动者Google为这个项目提供支持。Zynga、Google等大公司的工程师也参与到Cocos2D-HTML5的设计工作中，在各路高手的协作之下，Cocos2D-HTML5的技术方案和API设计正毫无疑问地朝着 大气、简洁的方向快速发展。

Cocos2D程序员可分为三类：苦逼程序员，把自己游戏针对iOS、 Android、Windows Phone三大主流平台分别用Objective-C、Java、C#移植一遍，不是熬夜换语言重写游戏逻辑，就是学习不同语言为熬夜移植做准备；普通程序员，采用C++，一次编码后争取最大限度地在iOS、Android、Windows 8 Metro之间复用；而作为后PC时代的文艺程序员，我认为跨全平台才是真的跨，配合Cocos2D-X JavaScript-binding，最终目标是能够实现Native App和Web Browser之间的轻松跨越。

 

图1 Cocos2D-HTML5游戏框架结构

 

下文就细致地介绍Cocos2D-HTML5引擎以及如何玩转它。

引擎的框架设计

Cocos2D-HTML5引擎框架的设计目标总结下来有两个，第一个目标是 “偷懒”，引擎运行目标平台是所有的平台，无论是PC浏览器还是移动浏览器，；第二个目标还是“偷懒”，兼容Cocos2D系列引擎，让已掌握开发要领的同学可以继续偷懒，让没有学过的同学可以轻松悟透、轻松入门、晋级。

在引擎的框架设计中，渲染层是Canvas或WebGL，如果浏览器支持WebGL，自动优先选择WebGL，运行速度会快一点，要是不支持也没关系，Canvas通过性能优化后，比起WebGL一点也不逊色。

区别于其他Cocos2D系列引擎设计，Cocos2D-HTML5引擎框架引入了Dom Menu的设计，浏览器支持多语言的优势得到了传承，开发者再也不用为游戏的多语言发愁了，再也不需要辛苦地到处找字库、贴图了，因为在引擎内已准备好了。值得注意的是，Dom实现的各项菜单还有各种动作和特效，甚至和Canvas可以实现互动，让开发者一点都感觉不到Dom的存在。

 

 

图2 UI Dom分层结构

 

引擎的API封装和使用介绍

框架设计得简洁明了，API当然也不能复杂，Cocos2D-HTML5在API的封装上，直观易懂，最大程度地保留原Cocos2D系列的API的使用习惯，保持发扬偷懒的风尚，使开发者可以在悟解框架之后轻松继续晋级。

在引擎的设计和开发中，采用的是John Resige类的继承方法，在使用上类似于C++，适合原有Cocos2D系列的游戏资源进行快速1:1移植，我们的目标是实现机械式翻译，因此期待自动翻译的工具出现。

当然，Cocos2D-HTML5引擎面向的是Web，引擎在高级API的封装上，根据JavaScript语言的特点重新进行封装，满足广大前端程序员、JavaScript开发者的使用习惯：Write less，do more。

API足够容易使用。在其代码仓库有专门的目录，其中为开发者准备了各种Demo，所有的引擎功能都有对应的test case展示其用法，开发者可以在这个基础上快速掌握各种功能和特效的使用，还有更简单的方式—直接拷贝组合应用于游戏开发中。

此外，引擎采用原生的JavaScript语言开发，可兼容其他成熟的JavaScript框架，开发者可以在引擎的基础上自由选用合适的框架，加速游戏的开发进度。

引擎的跨平台能力

在互联网领域，各个浏览器之间存在大量的标准和不兼容，引擎一定要将这种耗费无谓青春的行为扼杀。在引擎的设计中，通过浏览器能力检测和适配器模式，消除不同浏览器带来的运行环境的差异，兼容不同浏览器的事件处理，抹平不同浏览器之间的各个坑，让开发者能在平坦的道路上加速前进，快乐写代码。抹平了差异，再也不需要做重复无价值的工作，基于Cocos2D-HTML5开发的游戏终于可以轻松穿越操作系统运行在各浏览器上了。

采用Cocos2D-HTML5这类更高级语言引擎进行游戏开发，开发效率更高，加上丰富的工具集支持、实时的各种调试手段和云合作开发手段，更加直接的效果调校方式，完全没有开发环境依赖，各种优势的叠加，可以大幅度降低开发成本，提升游戏的上架速度。

如果觉得这样还不够，还有更好的选择，引擎的高级API和Cocos2D-X JavaScript-binding引擎API是相同的，同一份JavaScript游戏代码不用修改或者小范围修改，配合JavaScript-binding引擎就能以Hybrid的方式直接作为本地应用发布。

通过两种发布方式的结合，Cocos2D-HTML5可实现立体覆盖，通过它开发者就能以一个更快、更惬意的方式实现自己的想法。

引擎的性能

引擎通过一系列的优化措施，在设计之初就注重各项功能的实现和性能的有机结合，保证引擎在使用上没有各种性能上的短板。

目前引擎通过优化，运行起来已符合“复杂”游戏运行的性能要求。但不可否认，引擎采用的是脚本语言，且运行在浏览器这个特殊的环境中，引擎的效率相对于本地应用性能会低一些。

HTML5游戏引擎中，WebGL性能够强，可惜不是所有浏览器都能支持，要实现伟大的跨平台目标，引擎就必须兼容性能次之的Canvas。还好Canvas的表现还不错，经过优化，Canvas模式下引擎性能表现毫不逊色。

各项性能优化工作如图3、图4所示，如有更好的方案请不吝赐教。

 

 

图3 优化之前的TileMap测试例（4400个Tile 8.7帧）

 

首先，从逻辑层面和渲染层面相互配合，引入DirtyRegion的方法，利用少量的逻辑控制，在耗时最大的渲染环节，不该重画的部分坚决不画。通过优化，需要做的事情变少了，渲染效率高了，带来的更大利好是系统级别的省电，在移动设备上，这个优势会变得日益明显。

 

 

图4 优化之后的TileMap测试例（4400个Tile 60帧）

 

其次，引擎利用临时Canvas作为缓存，用来缓存需要大量渲染处理的图层中间结果，频繁使用时，直接复制，不需要经过繁琐的步骤获得。通过优化可提升渲染环节的处理效率，加速引擎在特定情景模式下的运行速度。

下面列举一个性能对比的例子：在进行优化之前，运行TileMap测试例，4400个Tile构成的地图，每次在画面中显示，都需要将无数多的Tile拼成一幅图，再显示出来，想想也知道会多么浪费资源。在Mac Pro 13寸上的Chrome浏览器上，Canvas模式下只能运行到8-10帧。引擎通过图层缓存来优化，效果立竿见影，相同环境运行帧率立刻就有60帧了。

那么就只能达到60帧吗？其实不是，只有60帧是因为浏览器有帧率控制。为了看到极限速度，可以将Chrome的帧率限制关闭掉，硬耗CPU计算，可以看到这个测试例的满负载帧率可达250多帧。不过，如此大的帧率已超出显示器的显示范畴，没有实际意义，它只是用来告诉我们它究竟能跑多快。

 

 

图5 关闭Chrome VSync的测试例（4400个Tile 251帧）

 

最后，引擎性能优化工作还体现在不可视区域渲染和像素级渲染的优化上。Canvas默认是画出你要它画的所有东西，是个忠实的执行者，不管你是否画在了不可视区域内，不像OpenGL会把不可视区域自动优化掉。所以我们选用手动模式，优化之后效果也是非常卓越的。

至于像素级的渲染优化，在非拼接类型的Sprite、Label等资源，就可以应用这类型的优化手段了，其原理是避免了Sprite渲染位置处于在两个像素之间，Canvas要去产生边缘各是半个像素的渲染的情况，提高Canvas的渲染效率，同时还可以获得更好的显示效果。

通过优化前后显示效果的对比，可以看出在优化之后，Canvas只需直接渲染显示原始的资源图片，而不需要做像素级别的调整处理。

图6中，优化前人物裤子上的线本来是单个像素的宽度，结果显示位置刚好在两个像素之间，Canvas要运用虚影、叠加等各种手段在上面2个像素的区域模拟出1个像素的效果，可以说出力不讨好。

通过优化，Canvas可以避免这种严重浪费资源的情况，直接渲染加载图片，提升Canvas的渲染效率，同时获得没有虚影的更佳显示效果。当然，需要拼接的资源不能采用这样的优化方法，防止出现渲染真空地带，但很多类型的游戏，存在大量不需要拼接的资源，有广阔的运用空间。

在Canvas模式下，引擎还优化了Tint的功能，通过图层拆分得到红、绿、蓝和黑色四个基色的图层，然后通过数学方式叠加得到想要的各个颜色效果，避免了用像素级别渲染这种效率极低的方式来实现Tint功能，从而大大提高了Tint功能的执行效率。

当然，这里讨论的都是Canvas模式，用WebGL实现这个功能同样无压力。

在浏览器支持WebGL硬件加速模式下，引擎的压力就小很多了，其渲染性能远远高于Canvas模式，各种优化措施更加齐全，这里就不一一列举了。通过性能优化，引擎渲染环节占用的时间缩到最小，引擎可以支撑更复杂的游戏流畅运行，各种更炫的效果也更多，各位开发者在使用时就不会有如履薄冰的感觉了。

 

 

图6 优化前后的显示效果对比

 

结语

经过各方不懈的努力，现在Cocos2D-HTML5引擎终于踏出了坚实的第一步，目前已经发布了Alpha版本。

可能很多人还在抱臂观望HTML5的游戏发展， 而Cocos2D-HTML5游戏引擎已经出发了，我们会将《捕鱼达人》游戏移植到Cocos2D-HTML5，让这个游戏来进一步趟平浏览器上各种各样的坑和引擎的Bug。

时间之梭没有停止，各类型设备计算能力正飞速提升，运行性能上的约束会越来越小，Cocos2D-HTML5凭借其在开发便捷、成本低和发布渠道多样化的优势，会获得越来越大的应用空间，变成游戏开发者优先考虑的游戏引擎，很快就有这么一天到来，不管你信不信，反正我们是.相信了，并在为之努力。