1、雷电小游戏的设计与开发毕业设计论文浙江财经学院毕业论文（设计） 雷电小游戏的设计与开发 二级学院信息学院 专业名称 计算机科学与技术 提交日期 2010年5月25日 答辩日期 2010年6月7日 2010 年 5 月 15 日声明及论文使用的授权本人郑重声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下独立完成的。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。论文作者签名： 年 月 日本人同意浙江财经学院有关保留使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以上网公布全部内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。论文作者签名： 年
2、 月 日雷电小游戏的设计与开发 摘要：本文首先介绍了开发雷电小游戏的背景、目的和意义，接下来从游戏产业的发展角度出发，分析了近年来国内外小游戏领域的研究现状和发展趋势，并介绍了此次游戏开发的相关技术和开发工具，然后阐述了游戏的功能模块设计思路和游戏的内容设计，随后重点探讨了该小游戏的几个关键功能模块的实现思路，最后对游戏的设计与开发工作进行了总结。关键词：游戏开发；地图编辑；碰撞检测；角色和元素Design and Development of DemonStarAbstract: This paper introduced the background ,purpose and signif
3、icant of developing the game of DemonStar,then analyzed the status of researchs and tendency of development of the domain of game from the perspective of the game industrys development,also introduced the interrelated technology and development kit,then talk about the design of games function and th
4、e design of games content,and then focus on the implementation of several key modules of the game,and summaries the design and development of the game at last.Key words: Game Development, Map Editor, Collision Detection, Role and Element 1 绪论1.1 开发背景这是一个经济社会快速发展的年代，人们的生活节奏越来越快，生活中的各种压力也越来越大。而电子游戏的出现
5、，则为身处重重压力下的现代人提供了一种很好的娱乐休闲方式。近年来，我国的游戏产业取得了长足的进步，获得了比较快的发展。中国游戏产业总体上朝着一个更加健康、更加快速和有序的方向发展，产业规模、市场规模进一步扩大，游戏产业的自主创新能力不断增强，行业活力盎然。2009年中国游戏产业报告相关数据显示：2009年中国网络游戏实际销售收入为256.2亿元，比2008年增长了39.4%，为相关产业带来的直接收入达555亿元。中国自主研发的民族网络游戏实际销售收入为165.25亿元，比2008年增长了50.1%，占我国网络游戏实际销售收入的 64.5%。2009年，共有29家中国企业自主研发的64款网络游戏
6、进入海外40多个国家和地区，实现销售收入1.09亿美元，比2008年增长了 53.9%。此外，2009年手机网络游戏实际销售收入为6.4 亿元，比2008年增长了25%。小游戏作为电子游戏家族中的一个独特的成员，在其中扮演着重要的角色。小游戏是相对于那些体积庞大、动辄需要几百兆甚至几个G安装空间，需要较高的CPU、内存、显卡性能支持的大型单机游戏或者大型网络游戏而言的，泛指所有体积较小，玩法比较简单，对计算机性能要求比较低的游戏，通常这类游戏以休闲益智类为主，主要分为单机版和网页版。近年来，小游戏产业发展迅速，各种新颖的小游戏层出不穷，形式五花八门，广受各个年龄段的用户的欢迎，玩家群迅速增加。
7、本次开发的雷电是属于单机版的射击类小游戏，正是迎合了当前游戏产业特别是小游戏产业蓬勃发展的机遇，具备很好的发展前景。1.2 开发的目的和意义我们这批80年代中后期出生的人想必都对“任天堂”红白机、“小霸王”游戏机等名词不会太陌生，因为这些儿时的游戏曾给我们带来了不少童年的快乐，这些游戏机上诞生了无数经典的游戏：超级马里奥、坦克大战、走迷宫、热血足球、华容道、推箱子、魂斗罗、沙罗曼蛇这些游戏既是历史的经典，同时也是现在不少好玩的游戏的雏形。此次开发的雷电小游戏也是早就有了街机等各种平台上的版本，此次在PC平台上进行重新开发，意图也是推陈出新，既希望能继承原来已有版本的游戏的精华，同时也希望能够取
8、得一定的突破。之所以选择来开发雷电这款小游戏，主要是由其射击类游戏的自身特点所决定的。射击类的游戏通常是玩家控制武器，来对敌方目标进行射击，击落敌机得分进而闯关晋级的过程。射击过程中的迅捷的速度、激烈的碰撞、惨烈的爆炸效果等都令许多玩家陶醉在其中，享受游戏的激情与快感。在紧张的学习和工作之余，射击类的游戏更能让玩家放松身心，达到娱乐的目的。因此，我选择了开发这款雷电小游戏。1.3 国内外研究现状及发展趋势1.3.1 2D雷电游戏 雷电3类似雷电的直向卷轴射击游戏在街机以及任天堂的红白机时代就已经非常流行。继移植到PS2版上后，雷电3也在PC上登场了。完整收录了PS2版各个有特色的游戏模式，PC
9、版雷电3不但能与好友合作射击，也更忠实地将大型电玩的感觉呈现给玩家。雷电游戏是由日本TAITO株式会社开发的。雷电3的游戏效果如图1.1所示。图1.1 雷电3游戏效果图到目前为止，雷电游戏已经有了街机版、家用机和掌机版，还登录了PC平台和PS2平台等，除了官方版本之外，还出了许多同人版，因此可以说已经被在各个平台以多种形式开发和使用。目前，雷电的版本已经有了V4.0版，但这里主要还是介绍一下比较常见的雷电3。在游戏的画面方面，雷电3给人一种艳丽的感觉，无论是海洋基地、荒漠要塞、还是太空堡垒等关卡场景都更有一种立体的感觉了，各种武器攻击和爆炸的光影效果同样非常华丽炫目。音乐方面，因为雷电3的关卡
10、不多，而且流程比较短，最主要还是以冲击分数，挑战操作极限的目的为主，因此，游戏的音乐曲目比较少，而且显得比较单调，这和场景多以太空为主的情况有些相似，音效部分同样如此。在游戏模式上，除了七大关的流程关卡外，雷电3还提供了以追求得分高为目标，可以任由玩家选择关卡的Score Attack模式；如果玩家对自己在游戏中某一局的表现相当满意，可以将自己的过关流程进行保存，以便在Replay模式中进行回放欣赏。总的说来，雷电3还是继承了前作那简单，爽快和刺激的手感，依然是射击类游戏中的佼佼者。1.3.2 3D雷电游戏 AirStrike3D II GulfDivoGames出品的一款画面非常精美的三维空
11、中射击游戏，AirStrike 3D的姊妹篇,游戏采用强劲的3D游戏设计引擎,为玩家带来如同好莱坞特技般惊人的视觉体验,游戏共有20个关卡,超过100种不同的敌人角色,5种地形,3个强大的敌军首领,10种特性不同的直升机供你驾驶,10种强力的武器装备,每种武器都有5种威力级别,再加上昼夜和天气的变化,逼真的音效,动感激荡的音乐,为玩家带来视觉和听觉的强力冲击。游戏中的武器超过100种，如冶炼车、重型直升机、潜水艇、驱逐舰、 航空母舰、高速快艇。任务场景有水上、陆地、高山、人口密集区。支持1人或2人游戏模式。AirStrike3D II Gulf的游戏效果如图1.2所示。玩家将要在众多的地形中，
12、驾驶着先进且武力十分强大的战斗直升机与许多的敌人周旋。本游戏的声光效果很棒，尤其在一些关卡是在黑夜进行，当击中敌机或是敌方建筑，爆炸的场景会突然亮起来，效果十分显著。而一些武器炮火的呈现也是相当精彩。画面的各种地形变化与敌人的种类众多，也是表现十分杰出。敌人方面除了有战斗机与战斗直升机之外，还有船舰与航空母舰的攻击，以及地面猛烈的炮火。在敌人的炮火交叉攻击中，玩家必须依靠灵巧的双手来避开这些攻击。游戏中一开始会有简单的任务介绍，增加与玩家的互动，也让游戏内容能更丰富。游戏中也提供了多种武器，让玩家能有更好的装备来对抗这些庞大的敌人。游戏中有困难度的选择，玩家可以选择适合自己的难度来玩，即使不是
13、射击高手也可以愉快地玩本游戏。游戏画面的左上角有显示玩家的战机装甲值，当降到底将会损失生命值，所以玩家要利用游戏中出现的宝物来补充生命值。另外左上角也有显示玩家目前所拥有的武器，而右上角则显示目前玩家所得的分数。图1.2 AirStrike3D II Gulf游戏效果图1.4 本文主要研究内容和章节安排本次雷电小游戏开发采用Delphi 7，主要使用其图形图像编程的功能部分。开发重点是游戏射击功能模块和升级闯关及加载地图功能模块。本文的研究内容包括五章：第1章为绪论，主要阐述了雷电小游戏的开发背景、开发目的和意义以及国内外研究现状及发展趋势等。第2章为游戏开发的关键技术和开发工具，主要阐述了此
14、次开发雷电小游戏的相关技术基础和开发所要使用的开发工具。第3章为游戏的功能模块设计和游戏内容设计，主要阐述了雷电小游戏的各个功能模块的划分、游戏的规则、游戏地图、游戏的元素以及游戏的操作方法。第4章为游戏的详细设计与具体实现，主要阐述了游戏系统的设计思路、数据结构的表达方式，以及游戏的关键功能模块的实现等。第5章为总结与展望，主要总结了本次开发工作取得的成果和存在的问题，并对下一步改进工作做了展望。2 游戏开发的关键技术和开发工具2.1 游戏开发的关键技术DirectXWindows操作系统下的GDl(Graphics Device Interface，图形设备接口)减轻了图形编程的很多工作。
15、利用GDI编程，可以不考虑硬件的具体特性，直接调用WindowsAPI中的图形处理函数处理当前DC即可。这虽然很方便，但却是以降低处理速度为代价的。因为它不能直接访问硬件，需要通过操作系统间接访问，这就相当与转了个大弯才到达目的地，很浪费时间。这对要求速度的游戏程序来说，是远远不够的。这是看到了GDI在游戏设计中的不足，Microsoft为迎合市场需求，让游戏可以在Windows下顺畅的运行，推出了多媒体开发技术DirectX。它不但可以像Windows GDI一样方便的使用，又可以直接对硬件抽象层(HAL)进行操作，速度比GDI快得多。DirectX一经问世就受到开发商的大力支持，迅速成为游
16、戏和多媒体开发市场上的工业标准。Directx的内容包括了DirectDraw、Direct3D、DirectSound、DirectMusic、DirectPlay、Directlnput和DirectSetup等部分，它们分别主要应用在图形程序、声音程序等方面。DirectX结构及其与win 32的关系如图2.1所示。图2.1 DirectX结构及其与Win32的关系下面分别介绍DitectX的各个部分：（1）DirectDrawDirectDraw是一种DirectXAPI。它允许用户直接地操作显存，支持硬件覆盖、内存与显存反转。DirectDraw在提供这些功能的同时并支持基于Micr
17、osoftWindows的应用程序和设备驱动。DirectDraw作为一种软件接口，支持Windows的GDI（图像设备接口），并提供直接操作显示设备的功能。它提供了与设备无关的游戏、Windows子系统等软件开发方式。它还能够支持许多种显示硬件，包括从简单的SVGA显示器到高级硬件性能（支持图像剪切、延伸和非RGB颜色格式）。接口的设计使应用程序能够知道所使用硬件的特性，从而可以支持它们的硬件加速功能。（2）Direct3DDirect3D提供了与硬件无关的的3D视频硬件操作方式。可以在两种模式(立即模式和保留模式)中选择其中之一使用。立即模式较保留模式是一个低层的3D API，后者建构于前
18、者之上。立即模式适合于开发高品质的多媒体应用程序，它在底层与加速硬件进行通讯。保留模式应用于对3D场景进行实时的操纵。（3）DirectSoundMicrosoft DirectSound的API是DirectX平台软件开发工具程序员指南的声音组件。DirectSound提供了硬件加速、对声音设备的直接操作。在提供这些功能的同时，它还保持了与当前设备驱动的兼容性。DirectSound是通过“硬件抽象层(HAI)”来操作声音硬件的，这是一个由声音设备驱动来实现的接口。HAL提供了以下功能：要求和释放对声音硬件的控制；描述声音硬件的特性；在硬件允许的条件下实现特定的操作；在硬件不允许的时候报告操
19、作失败。DirectSound能够自动地利用硬件加速，包括硬件混音和硬件声音缓冲。应用程序无须查询硬件和程序特性，而可以在运行期部分查询DirectSound来获得对声音设备特性的充分描述，然后根据各个特性的存在或缺少来使用不同的方法进行优化。还可以指定接受硬件加速的声音缓冲区。（4）DirectInputDirectInput用以支持包括鼠标、键盘和游戏杆等在内的输入设备，甚至还有力度反馈的高级输入/输出设备。DirectInput对象由输入设备提供数据。每一个相应设备都有所谓“对象实例”，即个别的控件，如按键、按钮和游戏杆的轴向等。键盘上的每一个按键都可以作为键盘对象的一个对象实例。即使程
20、序在后台运行，DirectOnput也能够对输入设备做出响应。（5）DirectPlayDirectPlay的主要作用在于使应用程序间通讯方式得以简单化。DirectPlay的技术不仅提供了一个方案，实现了通讯与传送协议及在线服务的无关性，而且还实现了与传输服务器和游戏服务器的无关性。万一所基于的网络不支持某一方式，DirectPlay包含了必要的代码来仿效它。DirectPlay的service provider结构使应用程序与网络隔绝开来。应用程序通过查询DirectPlay来获得所基于网络功能特性(例如延迟、带宽等)，从而相应地调整通讯方式。使用DirectPlay的第一步是选择使用哪一
21、种service provider，它决定了将用于通讯的网络或协议。协议可以是遍布Internet的TCP/IP、局域网中的IPX或两台计算机间的连接电缆。DirectPlay提供了两种很有用的连接管理方式：IDirectPlay3:EnumConnections列举了应用程序可以获得的所有连接；IDirectPlay3:InitializeConnection初始化一种特定的连接。（6）DirectSetupDirectSetup控制DirectX自动安装，只有正确安装了DirectX后，它才能正常使用。2.2 游戏的开发工具2.2.1 Delphi 简介Delphi，是Windows平台下
22、著名的快速应用程序开发工具（Rapid Application Development，简称RAD）。它的前身，即是DOS时代盛行一时的“BorlandTurbo Pascal”，最早的版本由美国Borland（宝兰）公司于1995年开发。主创者为Anders Hejlsberg。经过数年的发展，此产品也转移至Embarcadero公司旗下。从产品名称上就可以知道，Turbo Pascal使用的是Pascal语言。 从Turbo Pascal 5.5版开始，Borland公司在传统Pascal的基础上加入了面向对象的功能。Delphi是一个集成开发环境（IDE），使用的核心是由传统Pascal
23、语言发展而来的Object Pascal，以图形用户界面（Graphical User Interface，简称GUI）为开发环境，透过IDE、VCL工具与编译器，配合连结数据库的功能，构成一个以面向对象程序设计为中心的应用程序开发工具。Delphi所编译的可运行档，虽然容量较大，但效能上却比较快。除了使用数据库的程序之外，不需安装即可运行，在使用上相当方便。Delphi在本质上应该归类为软件开发工具，而非程序语言，但由于Delphi几乎是目前市场上唯一使用 Pascal，并持续推出新版本的商业产品。因此，有时人们会把Delphi视为Object Pascal的代名词。Borland公司因而把
24、Object Pascal改称为Delphi。2006年，Borland把开发工具产品线独立出来，成立了一家新的公司CodeGear，并把产品线交由此公司负责。原本的Delphi，亦曾一度因此被命名为Turbo Delphi。但是在新的版本中，除了Delphi for Win32（原有的Delphi版本）之外，还有一个新产品“Delphi for PHP”。在CodeGear的发展规划中，或许“Delphi”不再是Object Pascal的专属IDE名称，而是将之提升到通用IDE品牌的层次。2008年5月7日，Embarcadero Technologies（易博龙）公司宣布以2300万美元
25、的价格收购CodeGear公司，从而把Delphi收入囊中。2009年5月6 日，Micro Focus宣布以7500万美元收购Borland。Delphi目前的最新版本是2010。2.2.2 Delphi 7 的特性（1）Code Complete（代码完成）Code Complete功能在Delphi 5中就已经加入了，这项功能非常受程序员的欢迎，因为Code Complete可以大幅度地减少程序员需要键入的程序代码，并且减少键入错误。Delphi 7的Code Complete功能在原有的基础上继续改善，新的Code Complete窗口不但可以由程序员自行调整大小，而且可以使用不同的颜
26、色代表不同的对象，例如变量、方法和特性等。Delphi 7的Code Complete窗口加入了色彩分析，以及对对象分门别类的能力。此外，新的Code Complete窗口也会更聪明地过滤对象能够使用的PME，避免了以往Delphi 5的Code Complete窗口无法显示一些PME的困窘。另外，程序员在新的Code Complete窗口中选择使用某个方法之后，Code Complete会自动地在方法名称之后加上“（）；”字符，把光标停在圆括号之中，并且自动显示这个方法需要的所有参数，Delphi的确比以前更聪明更方便了。（2）Object TreeView（对象树视图）另外一个新功能就是D
27、elphi 7的Object TreeView窗口。这个新的窗口除了可以显示窗体中所有的对象之外，也可以以分层方式表达组件之间的关系。当程序员在Object TreeView窗口中单击了一个组件之后，这个组件会立刻出现在对象查看器之中，这时程序员可以改变这个对象的特性值和事件处理程序。当窗体复杂，拥有大量的组件时，Object TreeView窗口可以让用户迅速找到这个组件，并且知道与当前组件相关的组件，非常方便。此外Delphi 7的编辑器也强化了Class Complete的功能，让程序员在定义类别程序代码时拥有更大的弹性，并且加强了Interface Complete的功能，让程序员在撰
28、写接口程序代码时也能够享有Code Complete功能。（3）可定制的View窗口Delphi 7最强劲的集成开发环境功能应该要算是新的可定制的View窗口了。在Delphi 7中，编辑器不但可以让程序员观看和编辑Object Pascal的程序代码，而且如果程序员编辑的是Web应用程序，那么还可以直接在编辑器中查看HTML程序代码、脚本语言程序代码，预览Web应用程序执行结果的画面以及Web应用程序产生的HTML程序代码。3 游戏的功能模块设计和游戏内容设计3.1 游戏的功能模块设计（1）游戏射击功能模块玩家发射子弹：玩家发射的子弹分为常规武器和大威力武器，其中常规武器的伤害度可以随着杀敌
29、数的增加而增加，大威力武器有数量限制。敌机发射子弹的功能：敌人发射的子弹威力和种类固定，超出屏幕范围的敌机失去作用；玩家控制的飞机和敌机均具有一定的生命值，生命值为0时视为被击落，玩家控制的飞机生命数有限，敌机的数量固定。玩家一方的飞机以及敌方飞机被击中时均产生爆炸效果。（2）升级闯关和地图加载功能模块当玩家完成某一级别的关卡时，自动升入下一级，加载下一级的地图，同时敌机的威胁度增加；当玩家完成某一级别的关卡时，系统自动保存或者玩家可以手动保存当前游戏进度，下次当玩家再次玩游戏时可以从该保存点继续展开游戏。玩家可以手动载入地图并设定地图的级别。（3）游戏设置功能模块显示设置：设定游戏窗口的大小
30、，分辨率等。声音设置：设定游戏的背景音乐、音效以及音量设置等。控制设置：设定键盘的控制键或者手柄的控制键等。难度设置：设定难度系数，由玩家选择。（4）帮助信息功能模块提供游戏玩法的介绍以及开发者等的信息，让玩家更好的了解这款游戏。3.2 游戏内容设计3.2.1 游戏规则雷电小游戏的游戏规则非常简单，此次开发的雷电小游戏一共有三个关卡，在每一关卡中要击落一定数量的敌机，同时要确保玩家控制的飞机剩余生命数要大于0，即玩家处于活动状态，若完成某一关卡任务后玩家仍然处于活动状态则升级进入下一关。当玩家完成全部3个关卡的任务后显示Congratulations，即游戏成功，并显示玩家的游戏得分；当玩家1
31、未完成全部的3个关卡但剩余生命数为0时，显示Game Over，即游戏结束，并显示玩家的游戏得分。3.2.2 游戏地图和游戏元素（1）游戏地图游戏地图如图3.1、图3.2、图3.3所示：图3.1 第1关的地图图3.2 第2关的地图图3.3 第3关的地图（2）游戏元素玩家控制的飞机玩家控制的飞机如图3.4所示，玩家控制的飞机有5条生命，每条生命的生命值为100，当一条生命的生命值减为0时失去该条生命。玩家控制的飞机可以发射常规武器（一般子弹）和大威力武器（炸弹），常规武器无数量限制，大威力武器有数量限制，每条生命限制可以使用3次大威力武器。图3.4 玩家控制的飞机玩家发射的常规武器（一般子弹）玩家发射的常规武器为亮黄色的五角星形状，在运行过程中会伴随图形的滚动。常规武器的发射无数量限制，常规武器的威力值为20，即每次击中敌机会给敌机带来20点生命值的伤害。玩家发射的大威力武器（炸弹）玩家发射的大威力武器为分别向上、下、左、右四个方向呈发散射线状飞行的四个褐色五角星图形，运行到设定的距离后发生爆炸，造成所有在屏幕范围内的敌机和敌机发射的子弹爆炸。大威力武器有数量限制，即每条生命只能使用3次大威力武器。大威力武器的威力值为无限，即每次使用会摧毁当前所有处于活动状态的敌机。小型敌机
