как создать игру на джава скрипт
2D игра на чистом JavaScript
К каждому шагу прилагаются редактируемые live-примеры, с которыми можно поиграть, чтобы увидеть, как должна выглядеть игра на промежуточных этапах. Вы изучите основы использования элемента для реализации таких фундаментальных игровых механик, как рендеринг и перемещение изображений, обнаружение столкновений, механизмы управления, а также состояния выигрыша и проигрыша.
Для извлечения максимальной пользы из этой серии статей необходимо иметь средние (или хотя бы базовые) знания языка JavaScript. После прохождения этого урока вы сможете создавать собственные простые браузерные игры.
Детали к урокам
Все уроки и версии игры MDN Breakout доступны в GitHub:
Лучший способ получить надёжные знания в области разработки браузерных игр — это начать с чистого JavaScript. Затем можно выбрать любой фреймворк для использования в своих проектах. Фреймворки — это инструменты, созданные на языке JavaScript; поэтому, даже если вы планируете работать с ними, нелишним будет сначала изучить сам язык, чтобы понимать, что именно происходит внутри. Фреймворки ускоряют разработку и помогают справиться со скучными частями игры, но если что-то работает не так, как ожидалось, всегда можно попытаться отладить код или написать собственное решение на чистом JavaScript.
Примечание. Если вам интересно узнать о разработке двухмерных игр с помощью игровой библиотеки, ознакомьтесь с альтернативной серией статей 2D игра Breakout с использованием Phaser.
Примечание. Эту серию статей можно использовать как материал для практических занятий по разработке игр. Также можно воспользоваться набором инструментов Gamedev Canvas Content Kit, основанном на этом уроке, если нужно сделать доклад о разработке игр в целом.
Следующий шаг
Ладно, давайте начнём! Перейдите к первой главе — Создание Canvas и рисование на нем.
Как написать игру на JavaScript
Современные браузеры позволяют создавать игры с полноценной графикой. Рассказываем, как написать простые гонки на JavaScript и HTML5.
Сейчас браузеры дают JavaScript-разработчикам огромное количество возможностей для создания интересных сайтов. Раньше для этого использовался Flash — он был популярен, и на нём было создано бессчётное количество игр, плееров, необычных интерфейсов и так далее. Однако они уже не запустятся ни в одном современном браузере.
Дело в том, что технология Flash тяжеловесна, а также полна уязвимостей, поэтому от неё стали отказываться. Тем более что появилась альтернатива в виде HTML5 — в этой версии появился элемент canvas.
Canvas — это холст, на котором можно рисовать с помощью JS-команд. Его можно использовать для создания анимированных фонов, различных конструкторов и, самое главное, игр.
Из этой статьи вы узнаете, как создать браузерную игру на JavaScript и HTML5. Но прежде рекомендуем ознакомиться с объектно-ориентированным программированием в JS (достаточно понимать, что такое класс, метод и объект). Оно лучше всего подходит для создания игр, потому что позволяет работать с сущностями, а не с абстрактными данными. Однако есть и недостаток: ООП не поддерживается ни в одной из версий Internet Explorer.
Пишет о программировании, в свободное время создает игры. Мечтает открыть свою студию и выпускать ламповые RPG.
Вёрстка страницы с игрой
Для начала нужно создать страницу, на которой будет отображаться холст. Для этого потребуется совсем немного HTML:
Теперь нужно добавить стили:
Обратите внимание, что в HTML элементу canvas были заданы нулевые ширина и высота, в то время как в CSS указано 100%. В этом плане холст ведёт себя как изображение. У него есть фактическое и видимое разрешение.
С помощью стилей меняется видимое разрешение. Однако при этом размеры картинки останутся прежними: она просто растянется или сожмётся. Поэтому фактические ширина и высота будут указаны позже — через скрипт.
Скрипт для игры
Для начала добавим заготовку скрипта для игры:
В этом скрипте есть всё, что необходимо для создания игры: данные (массивы), функции обновления, прорисовки и управления. Остаётся только дополнить это основной логикой. То есть указать, как именно объекты будут себя вести и как будут выводиться на холст.
Логика игры
Во время вызова функции Update () будут меняться состояния игровых объектов. После этого они отрисовываются на canvas с помощью функции Draw (). То есть на самом деле мы не двигаем объекты на холсте — мы рисуем их один раз, потом меняем координаты, стираем старое изображение и выводим объекты с новыми координатами. Всё это происходит так быстро, что создаётся иллюзия движения.
Рассмотрим это на примере дороги.
На холсте выводится вот такое изображение и постепенно двигается вниз. Сразу же следом будет выводиться ещё одна такая же картинка, благодаря чему создастся ощущение бесконечной дороги.
Для этого создадим класс Road:
В массив с фонами добавляются два объекта класса Road:
Теперь можно изменить функцию Update (), чтобы положение изображений менялось с каждым кадром.
Остаётся только добавить вывод этих изображений:
Теперь можно посмотреть, как это работает в игре:
Пора добавить игрока и NPC. Для этого нужно написать класс Car. В нём будет метод Move (), с помощью которого игрок управляет своим автомобилем. Движение NPC будет осуществляться с помощью Update (), в котором просто меняется координата Y.
Разработка игр на JavaScript: реально и безболезненно
Почему JavaScript?
Масса людей думает, что все крутые игры (God Of War, Assassin’s Creed, Skyrim, добавь по вкусу) созданы на C++. Это отчасти так. В проекте принимают участие сотни специалистов из разных отраслей, в том числе и разработчики, юзающие другой язык – обычная распространенная практика.
Некоторые классные игры написаны на “непопулярных” языках программирования, и это нормально. Если ты работаешь с JavaScript, то не нужно после этой статьи бросаться изучать “плюсы”, оставайся с JavaScript.
Существуют Unity, Unreal Engine, CryEngine и прочие классные решения для создания игрушек, и если тебе удобно развлекаться с ними – пожалуйста. Поэтому нет никакой разницы, на чем ты будешь кодить, но в нашем случае речь пойдет о JS-фреймворках.
Основы
Не нужно забывать о творении команды Khronos Group. WebGL – это веб-версия спецификации OpenGL ES, позволяющая разработчикам общаться с видеокартой через браузер (поверь, лучше не знать, как это работает).
Таким образом, можно создавать 2D и 3D сцены на GPU (что эффективнее, чем на CPU). Супер! Но если взглянуть на код JavaScript, использующий эти технологии, тебе поплохеет.
Поэтому давай разбираться с фреймворками, оберегающими нас от canvas и абстрагирующими от WebGL.
2D Frameworks
PixiJS
Этот инструмент можно назвать 2D-рендером WebGL. Это означает, что данная библиотека включает в себя множество функций, предназначенных для эффективной отрисовки 2D-сцен и объектов. Так проще сосредоточиться на создании программного кода, а хардкорные “низкоуровневые” вещи оставить разработчикам PixiJS.
Это не полноценный фреймворк, но он делает свою работу настолько здорово, что многие игровые JS-фреймворки юзают его в качестве движка для рендеринга.
Если ты планируешь создать что-то большее, чем анимация, то поищи дополнительные библиотеки для других частей игровой разработки (физика, масштабирование, tilemaps и т. д.).
ExcaliburJS
Здесь у нас полноценный игровой фреймворк, написанный на Typescript. Полная система сцен и камер, спрайты и анимации, звуки, физика и т. д. – все, что пожелаешь. Многим очень нравится API, предоставляемый ExcaliburJS, т. к. с ним уютнее.
Это связано с тем, что создатели продукта из мира веб (некоторые являются веб-разработчиками, другие — DevOps), поэтому большинство шаблонов и подходов – это штуки, которые уже популярны в веб-разработке. Если тебе близка веб-разработка, попробуй этот инструмент.
ImpactJS
ImpactJS начал свой путь со звания “Первый фреймворк для веб-игр”. Большинство фреймворков, рассмотренных ранее, были просто экспериментами, а не коммерческим продуктом. Этот опенсорсный претендент распространяется бесплатно и поставляется с хорошим редактором уровней.
Фреймворк не является самым понятным или документированным, но его надежность уже доказана. Например, разрабы из CrossCode взяли за основу форкнутую версию Impact для своего движка за его производительность и способность масштабироваться под конкретную задачу.
CreateJS
CreateJS – это набор модульных библиотек и HTML5-инструментов, работающих асинхронно или параллельно в зависимости от ситуации.
Инструмент предоставляет все, что нужно для создания игры с нуля, с помощью отдельного модуля языка JavaScript. Например, для рендеринга можно взять PixiJS, а для работы со звуковыми материалами SoundJS и т. д.
PhaserJS
И напоследок самый популярный – PhaserJS. Это мощный набор инструментов для создания веб и мобильных игр. Этот фреймворк имеет огромное и активное сообщество – каждую неделю эти ребята выкладывают много новых статей, демо и туториалов, основанных на PhaserJS. Это обеспечивает отличное подспорье для людей, делающих свои первые шаги в геймдеве и нуждающихся в наставлениях. А еще, начиная с 3-й версии, это один из самых производительных игровых фреймворков.
3D Frameworks
ThreeJS
ThreeJs – самая популярная 3D-библиотека. Она предлагает наборы функций для выполнения общих операций, которые должны происходить в 3D-сцене. Все мероприятия происходят на более высоком уровне, чем raw WebGL, и не надо заморачиваться с горой низкоуровневых действий.
BabylonJS
Этот фреймворк похож на предыдущий, но имеются различия:
Литература
Как в любом уважающем себя мануале, далее идет подборочка книг по теме.
Кстати, у нас есть очень крутая статья по книгам для геймдэва – рекомендуем!
Мы подобрали для тебя литературу по базовым вещам. Когда определишься, какая ветка игровой разработки тебе больше нравится, будет легче подбирать книги JavaScript.
Создание браузерных 3d-игр с нуля на чистом html, css и js. Часть 1/2
Современная вычислительная техника позволяет создавать классные компьютерные игры! И сейчас, достаточно популярны игры с 3d-графикой, так как, играя в них, ты окунаешься в вымышленный мир и теряешь всякую связь с реальностью. Развитие интернета и браузерных технологий сделало возможным запускать головоломки и стрелялки в любимом Хроме, Мозилле или еще в чем-то там (про Эксплорер помолчим) в онлайн-режиме, без загрузки. Так вот, здесь я расскажу о том, как создать простую трехмерную браузерную игру.
1. Инструменты для разработки
Я использую для проверки сайтов и игр только 2 браузера: Chrome и Mozilla. Все остальные браузеры (кроме того самого Эксплорера) построены на движке первого, поэтому использовать их я не вижу смысла, ибо результаты точно такие же, как и в Chrome. Для написания кода достаточно Notepad++.
2. Как реализуется трехмерное пространство в html?
Посмотрим на систему координат блока:
По умолчанию, дочерний блок имеет координаты (left и top) 0 пикселей по x и 0 пикселей по y. Смещение (translate), также 0 пикселей по всем трем осям. Покажем это на примере, для чего создадим новую папку. В нем создадим файлы index.html, style.css и script.js. Откроем index.html и запишем туда следующее:
В файле style.css зададим стили для элементов “container” и “world”.
Сохраним. Откроем index.html c помощью Chrome, получим:
Попробуем применить translate3d к элементу “world”:
Как вы поняли, я перешел в полноэкранный режим. Теперь зададим смещение по оси Z:
transform:translate3d(200px,100px,-1000px);
Если вы снова откроете html-файл в браузере, то никаких изменений вы не увидите. Чтобы увидеть изменения, нужно задать перспективу для объекта “container”:
Квадрат отдалился от нас. Как работает перспектива в html? Взглянем на картинку:
Теперь повернем “world” вокруг какой-нибудь оси. В сss можно использовать 2 способа вращения. Первый – вращение вокруг осей x,y и z. Для этого используются transform-свойства rotateX(), rotateY() и rotateZ(). Второй – вращение вокруг заданной оси с помощью свойства rotate3d(). Мы будем использовать первый способ, так как он больше подходит для наших задач. Обратите внимание, что оси вращения выходят из центра прямоугольника!
Заметно смещение против часовой стрелки. Если же мы добавим rotateY(), то получим смещение уже по оси Y. Важно заметить, что при вращении блока оси вращения также поворачиваются. Вы также можете поэкспериментировать с различными значениями вращения.
Теперь внутри блока “world” создадим еще один блок, для этого добавим тег в html-файл:
В style.css добавим стили к этому блоку:
То есть, элементы внутри блока “world” будут трансформироваться в составе этого блока. Попробуем повернуть “square1” по оси y, добавив к нему стиль вращения:
transform: rotateY(30deg);
«Где вращение?» — спросите вы? На самом деле именно так выглядит проекция блока “square1” на плоскость, образуемую элементом “world”. Но нам нужна не проекция, а настоящее вращение. Чтобы все элементы внутри “world” стали объемными, необходимо применить к нему свойство transform-style:preserve-3d. После подстановки свойства внутрь списка стилей “world” проверим изменения:
Отлично! Половина блока “square” скрылась за голубым блоком. Чтобы его полностью показать, уберем цвет блока “world”, а именно, удалим строку background-color:#C0FFFF; Если мы добавим еще прямоугольников внутрь блока “world”, то мы можем создать трехмерный мир. Сейчас же уберем смещение мира “world”, удалив строку со свойством transform в стилях для этого элемента.
3. Создаем движение в трехмерном мире
Для того, чтобы пользователь мог по этому миру передвигаться, нужно задать обработчики нажатия клавиш и перемещения мыши. Управление будет стандартным, какое присутствует в большинстве 3д-шутеров. Клавишами W, S, A, D мы будем перемещаться вперед, назад, влево, вправо, пробелом мы будем прыгать (проще говоря – перемещаться вверх), а мышью мы будем менять направление взгляда. Для этого откроем пока еще пустой файл script.js. Сначала впишем туда такие переменные:
Изначально клавиши не нажаты. Если мы нажмем клавишу, то значение определенной переменной изменится на 1. Если отпустим ее, то она снова станет 0. Реализуем это посредством добавления обработчиков нажатия и отжатия клавиш:
Номер 32 – код пробела. Как видите, тут появилась переменная onGround, указывающая на то, находимся ли мы на земле. Пока разрешим движение вверх, добавив после переменных press… переменную onGround:
Итак, мы добавили алгоритм нажатия и отжатия. Теперь необходимо добавить само передвижение. Что, собственно, мы передвигаем. Представим, что у нас есть объект, который мы двинаем. Назовем его “pawn”. Как и принято у нормальных разработчиков, для него мы создадим отдельный класс “Player”. Классы в javaScript создаются, как ни странно, с помощью функций:
Вставим этот код в script.js в самом начале файла. В конце же файла создадим объект данного типа:
Распишем, что означают эти переменные. x, y, z – это начальные координаты игрока, rx, ry – углы его поворота относительно осей x и y в градусах. Последняя записанная строка означает, что мы создаем объект “pawn” типа “player” (специально пишу тип, а не класс, так как классы в javascript означают несколько другие вещи) с нулевыми начальными координатами. Когда мы двигаем объект, координата мира изменяться не должна, а должна изменяться координата «pawn». Это с точки зрения переменных. А с точки зрения пользователя, игрок находится на одном месте, а вот мир двигается. Таким образом, нужно заставить программу изменять координаты игрока, обрабатывать эти изменения и двигать, в конце концов, мир. На деле это проще, чем кажется.
Итак, после загрузки документа в браузер мы запустим функцию, которая перерисовывает мир. Напишем функцию перерисовки:
В новых браузерах world будет соответствовать элементу с однако надежнее ее присвоить перед функцией update() с помощью следующей конструкции:
Мы будем изменять положение мира каждые 10 мс (100 обновлений в секунду), для чего запустим бесконечный цикл:
Запустим игру. Ура, теперь мы можем двигаться! Однако мир вылазит за пределы рамок элемента «container». Чтобы этого не происходило, зададим css-свойство для него в style.css. Добавим строку overflow:hidden; и посмотрим на изменения. Теперь мир остается в пределах контейнера.
Вполне возможно, что вы не всегда понимаете, куда нужно записывать те или иные строчки кода, поэтому сейчас я вам представлю файлы, которые, как я полагаю, у вас должны получиться:
Если у вас что-то по-другому, обязательно поправьте!
Мы научились двигать персонажа, однако мы еще не умеем поворачивать его! Поворот персонажа, конечно же, будет осуществляться с помощью мыши. Для мыши к переменным состояния клавиш press… мы добавим переменные состояния движения мыши:
А после обработчиков нажатия-отжатия вставим обработчик движения:
В функцию update добавим поворот:
Обратите внимание на то, что движение мыши по оси y вращает pawn по оси x и наоборот. Если мы посмотрим на результат, то ужаснемся от увиденного. Дело в том, что если смещения нет, то MouseX и MouseY остаются прежними, а не приравниваются к нулю. Значит, после каждой итерации update смещения миши должно обнуляться:
Уже лучше, мы избавились от инерции вращения, однако вращение происходит все равно странно! Чтобы понять, что все-таки происходит, добавим div-элемент «pawn» внутрь «container»:
Зададим ему стили в style.css:
Проверим результат. Теперь все ровно! Единственное — синий квадрат остается впереди, но пока оставим это. Чтобы сделать игру от первого лица, а не от третьего, нужно приблизить мир к нам на значение perspective. Сделаем это в script.js в функции update():
Теперь можно делать игру от первого лица. Скроем pawn добавив строку в style.css:
Отлично. Сразу скажу, что ориентироваться в мире с одним квадратом крайне тяжело, поэтому создадим площадку. Добавим в «world» блок «square2»:
А в style.css добавим стили для него:
Теперь все четко. Ну… не совсем. Когда мы нажимаем по клавишам, мы движемся строго по осям X и Z. А мы хотим сделать движение по направлению взгляда. Сделаем следующее: в самом начале файла script.js добавим 2 переменные:
Градус — это pi/180 от радиана. Нам придется применить синусы и косинусы, которые считаются от радиан. Что нужно сделать? Взгляните на рисунок:
Когда наш взгляд направлен под углом и мы хотим пойти вперед, то изменятся обе координаты: X и Z. В случае перемещения в сторону тригонометрические функции просто поменяются местами, а перед образовавшимся синусом изменится знак. Изменим уравнения смещений в update():
Внимательно просмотрите все файлы полностью! Если у вас что-то оказалось не так, то потом обязательно буду ошибки, из-за которых вы сломаете голову!
С движением мы почти разобрались. Но осталось неудобство: курсор мыши может двигаться только в пределах экрана. В трехмерных шутерах можно вращать мышью сколь угодно долго и сколь угодно далеко. Сделаем также: при нажатии на экран игры (на “container”) курсор будет пропадать, и мы сможем вращать мышью без ограничений на размер экрана. Активируем захват мыши при нажатии на экран, для чего перед обработчиками нажатия клавиш поставим обработчик нажатия мыши на “container”:
Теперь совсем другое дело. Однако лучше вообще сделать так, чтобы вращение производилось только тогда, когда курсор захвачен. Введем новую переменную после переменных нажатия клавиш press…
Добавим обработчик изменения состояния захвата курсора (захвачен или нет) перед обработчиком захвата курсора (извините за тавтологию):
А в update() добавим условие вращения “pawn”:
А сам захват мыши при клике по контейнеру разрешим только тогда, когда курсор еще не захвачен:
С движением мы полностью разобрались. Перейдем к генерации мира
4. Загрузка карты
Мир в нашем случае удобнее всего представить в виде множества прямоугольников, имеющих разное местоположение, поворот, размеры и цвет. Вместо цвета также можно использовать текстуры. На самом деле, все современные трехмерные миры в играх – это набор треугольников и прямоугольников, которые называют полигонами. В крутых играх их количество может достигать десятков тысяч в одном только кадре. У нас же их будет около сотни, так как браузер сам по себе имеет невысокую графическую производительность. В предыдущих пунктах мы вставляли блоки “div” внутрь “world”. Но если таких блоков много (сотни), то вставлять каждый из них в контейнер очень утомительно. Да и уровней может быть много. Поэтому пусть эти прямоугольники вставляет javaScript, а не мы. Для него же мы будем создавать специальный массив.
Откроем index.html и удалим из блока “world” все внутренние блоки:
Теперь создадим массив прямоугольников (запихнем его, примеру, между конструктором player и переменными press… в script.js):
Можно было это сделать в виде конструктора, но пока обойдемся чисто массивом, так как запуск цикла расстановки прямоугольников проще реализовать именно через массивы, а не через конструкторы. Я же поясню, что означают цифры в нем. Массив map содержит одномерные массивы из 9 переменных: [. ]. Я думаю, вы понимаете, что первые три числа – это координаты центра прямоугольника, вторые три числа – углы поворота в градусах (относительно того же центра), затем два числа – его размеры и последнее число – фон. Причем фон может быть сплошным цветом, градиентом или фотографией. Последнее очень удобно использовать в качестве текстур.
Массив мы записали, теперь запишем функцию, которая переделает этот массив в собственно прямоугольники:
Поясню, что происходит: мы создаем новую переменную, которая указывает на только что созданный элемент. Ему мы присваиваем id и css-класс (именно это и имеется ввиду под словом класс в языке javaScript), задаем ширину с высотой, фон и трансформацию. Примечательно, что в трансформации помимо координат центра прямоугольника мы указываем смещение на 600 и 400 и половины размеров для того, чтобы центр прямоугольника точно оказался в точке с нужными координатами. Запустим генератор мира перед таймером:
Теперь мы видим площадку с розовыми стенами и серым полом. Как видите, создание карты технически несложно реализовать. А в результате ваш код в трех файлах должен получиться примерно таким:
Если все хорошо, переходим к следующему пункту.
5. Столкновения игрока с объектами мира
Мы создали технику движения, генератор мира из массива. Мы можем передвигаться по миру, который может быть красивым. Однако наш игрок еще никак не взаимодействует с ним. Чтобы это взаимодействие происходило, нам необходимо проверять, сталкивается ли игрок с каким-нибудь прямоугольником или нет? То есть, мы будем проверять наличие коллизий. Для начала вставим пустую функцию:
А вызывать ее будем в update():
Как это происходит? Представим себе, что игрок – это шар с радиусом r. И он движется в сторону прямоугольника:
Очевидно, что если расстояние от шара до плоскости прямоугольника больше r, то коллизии точно не происходит. Чтобы узнать это расстояние, можно перевести координаты игрока в систему координат прямоугольника. Напишем функцию перевода из мировой системы в систему прямоугольника:
И обратную функцию:
Вставим эти функции после функции update(). Я не буду объяснять, как это работает, потому что мне не хочется рассказывать курс аналитической геометрии. Скажу, что есть такие формулы перевода координат при вращении и мы просто ими воспользовались. С точки зрения прямоугольника наш игрок расположен вот так:
В этом случае условие коллизии становится таким: если после смещения шара на величину v (v – это вектор) координата z между –r и r, а координаты x и y лежат в пределах прямоугольника или отстоят от него на величину, не большую r, то объявляется коллизия. В этом случае координата игрока по z после смещения будет составлять r или – r (в зависимости от того, с какой стороны придет игрок). В соответствии с этим, смещение игрока изменяется. Мы специально вызываем коллизию перед тем, как в update() координаты игрока будут обновлены, чтобы вовремя изменить смещение. Таким образом, шар никогда не пересечется с прямоугольником, как бывает в других алгоритмах коллизии. Хотя физически игрок будет представлять собой, скорее, случае куб, мы не будем обращать на это внимание. Итак, реализуем это в javaScript:
x0,y0 и z0 – начальные координаты игрока в системе координат прямоугольника (без поворотов. x1,y1 и z1 – координаты игрока после смещения без учета коллизии. point0, point0, point1 и point2 – начальный радиус-вектор, радиус-вектор после смещения без коллизии и радиус-вектор с коллизией соответственно. map[i][3] и другие, если вы помните, это углы поворота прямоугольника. Заметим, что в условии мы к размерам прямоугольника прибавляем не 100, а 98. Это костыль, зачем, подумайте сами. Запустите игру и вы увидите довольно качественные столкновения.
Как видим, все эти действия происходят в цикле for для всех прямоугольников. При их большом количестве такая операция становится очень дорогой, так как тут и так есть 3 вызова функций преобразований координат, которые тоже производят достаточно много математических операций. Очевидно, что если прямоугольники находятся очень далеко от игрока, то коллизию считать не имеет смысла. Добавим это условие:
Итак, с коллизиями мы разобрались. Мы спокойно можем взбираться и по наклонным поверхностям, а возникновение багов возможно только на медленных системах, если, конечно, возможно. По сути, вся основная техническая часть на этом закончилась. Нам осталось лишь добавить частные вещи, такие как гравитация, вещи, меню, звуки, красивую графику. Но это достаточно легко сделать, а к самому движку, который мы только что сделали, это отношения не имеет. Поэтому об этом я расскажу в следующей части. А сейчас проверьте то, что у вас получилось с моим кодом: