Android应用libGDX引擎系列(一)-Android FrameWork 基于libGDX实现高性能动画特效(粒子特效/烟花效果篇)
by AlexQ (email alexq_andr@163.com)
工程托管在此:GitHub
What's libGDX?
libGDX is a cross-platform Java game development framework based on OpenGL (ES) that works on Windows, Linux, Mac OS X, Android, your WebGL enabled browser and iOS.
Gif较大,可能需要较长时间加载,或者直接查看视频效果
image导语 libGDX
libGDX是一个小有名气的跨平台游戏开发引擎,文章中我们会介绍如下几点:1. 我们为什么选择libGDX开发Android FrameWork的粒子特效(为什么不选择cocoa2d);2. 我们如何将一个游戏开发引擎毫无违和感的引入到我们原生的Android App中呢;3. 引入中我们遇到哪些问题,如何解决它们的;4. 有没有什么副作用呢,我们该如何看待;5. 推荐6. 下一步
image 选择libGDX
结识libGDX
工作原因最早想做一个烟花绽放的特效,最初方案是播放Gif或者自己绘制帧动画,但是这种方案的弊端在于动画效果死板,播放元素无法更换,而且资源对于空间的占用恐怕也是日后的一大隐患。之后便考虑到粒子效果代码来实现,粒子效果比较容易找到的是一些java层实现的案例或框架,但对于计算密度如此之大的粒子效果来说,效果惨不忍睹,差一些的机器(CPU性能)上面那特效还不如没有。随后便要寻找一个高性能(so层实现,直接用OpenGL之类的绘制)的平台,游戏界这种粒子特效稀松平常了,发射子弹、喷射火焰、云层浮动统统都是粒子效果的体现。那么问题来了...
选择libGDX
当前主流的2D游戏开发引擎当属Cocoa2D了,但是看看眼下我们需要什么,它能帮我们实现吗?
我们需要在一个Android APP应用的FrameWork层中显示一个粒子特效,Cocoa2D做不到,他只能将所有UI以及一切一切实现在自己的生态圈中,说白了,他跟android开发关系不大了。从表现上就是,我们要向启动一个游戏一样,一个黑黑的界面,再继续之后的所有UI、交互操作的工作,妈呀,根本没用啊(不过这个不怪Cocoa了,人家不是用来做这个的)。
众里寻她,我们找到了libGDX(有没有其他实现方式这个我没太想到,有想法的邮件咱们热烈讨论一下,趟出新路子)
插曲:libGDX学习
这里插入一小段内容,我们怎么学习libGDX?成本高吗?怎么入手呢?
首先libGDX是一个完整的游戏开发引擎,可想而知代码还是很庞大的,GitHub地址:https://github.com/libgdx/libgdx.git 上面大概接近180M,长长的wiki文档也至少有百十个知识点,对于做过游戏开发的人(不管用过什么平台、什么引擎的),很多概念应该很熟悉,但对于只有移动应用开发经验的我们,其实很多知识点是不必深挖的,全文最下面推荐中的书以及视频教程都是全中文的,对于要全面了解、挖掘libGDX用途的朋友可以仔细品味,我当时零基础大概用了3周左右的空闲时间大致掌握了书中和视频教程中的知识点,我觉得作为一个开发者,找到一个高性能的、难以替代的技术,这点付出还是划算的吧。
libGDX粗览可以看一下我另外一篇简短的文章libGDX入门精要。
性能
libGDX实现粒子效果,无论是计算(运行在C上)还是绘制(OpenGL),都是极其高效的。
我们以小米Note上,运行示例代码中的CrazyMode为例:
Memery表现:
图片名称CPU表现:
图片名称再以Nexus5上运行示例代码中的CrazyMode为例:
Memery表现:
图片名称CPU表现:
图片名称核心知识点
如果你只是对本文中的事例以及技术点感兴趣,那么相对简单很多,首先请认真看看视频教程中的内容尤其是演员类、舞台类、资源加载器、音效、Action类、粒子编辑这几个部分,对整体有个了解,另外要仔细阅读掌握wiki上面的几个关键的知识点:
*The application framework
*2d particle effects
*2D Particle Editor
主角来了libGDX
libGDX能给我们想要的吗?能。
抛开长长的wiki、api、javadoc,libGDX提供了两个类(AndroidApplication & AndroidFragmentApplication),让我们看看
public class AndroidApplication extends Activity implements AndroidApplicationBase {...}
public class AndroidFragmentApplication extends Fragment implements AndroidApplicationBase {...}
ok,看到他们的基类了吧(Activity&Fragment),这个就是我们Android FrameWork与libGDX世界穿梭的大门。
- AndroidApplication可以建立一个独立的Activity,发挥想象你能拿他做什么,我猜可以做个炫酷的启屏页面,这个可以是常见的视差动画、视频等等的一个强大补充,为什么?代码控制、千变万化啊。
- AndroidFragmentApplication可以建立一个fragment,可以拿他做特效层,将libGDX的UI layer融入到Android App中。
引入到APP中实现特效
'主角来了libGDX'中最后一小段是一个小小的引子,仅仅继承他们就想毫无违和的融入?
so young so simple.
图片名称
那么该有哪些工作要做呢?让我们翻看一下伪代码,快速浏览一下,了解代码的大致结构。
由于忽略了大量业务代码、非核心代码,可能造成阅读此处代码不畅,和demo中也不完全一致,快速浏览一下,了解代码的大致结构即可
public class GiftParticleFragment extends AndroidFragmentApplication implements InputProcessor {//hide bussiness logic code... //libGDX绘制层private GiftParticleEffectView particleEffectView;//libGDX绘制层容器private LinearLayout mContainer;//销毁中标志位private boolean isDestorying = false; /*fragment层在onPause时整个内部libGDX绘制会被中断,那么我们手动的在OnPause时恢复*/@Overridepublic void onPause() { super.onPause(); if (!isDestorying) super.onResume();}@Nullable@Overridepublic View onCreateView(LayoutInflater inflater, @Nullable ViewGroup container, @Nullable Bundle savedInstanceState) { m_view = inflater.inflate(R.layout.lf_layout_giftparticle, null);//这个步骤就是将libGDX绘制层与android framework层关联了起来 particleEffectView = new GiftParticleEffectView(); View effectview = CreateGLAlpha(particleEffectView); mContainer = (LinearLayout) m_view.findViewById(R.id.container); mContainer.addView(effectview);//设置输入以及手机back键监听 Gdx.input.setInputProcessor(this); Gdx.input.setCatchBackKey(true); return m_view;}/*GL层绘制相关设置*/private View CreateGLAlpha(ApplicationListener application) { // GLSurfaceView透明相关 AndroidApplicationConfiguration cfg = new AndroidApplicationConfiguration(); cfg.r = cfg.g = cfg.b = cfg.a = 8; //通过libGDX提供的initializeForView方法得到android framework层上的绘制层view View view = initializeForView(application, cfg); //绘制置顶、透明设置 if (view instanceof SurfaceView) { GLSurfaceView glView = (GLSurfaceView) graphics.getView(); glView.getHolder().setFormat(PixelFormat.TRANSLUCENT); glView.setZOrderMediaOverlay(true); glView.setZOrderOnTop(true); } return view;}}
xml配置超简单 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
/*以下为伪代码*/public class GiftParticleEffectView implements ApplicationListener { //libGDX绘制精灵 SpriteBatch mBatch; //Asset资源加载管理 AssetManager mAssetManager = new AssetManager(); //粒子效果发生器 ParticleEffect mParticle; @Override public void create() { mBatch = new SpriteBatch(); mParticle = new ParticleEffect(); ... } //绘制函数,帧数调用都被libGDX平面控制,不由开发者调用 //这里我们render主要用来绘制带有礼物盒子的每一帧盒子的动画 @Override public void render() { //清空画板,等待下一步绘制, Gdx.gl.glClearColor(0, 0, 0, 0); Gdx.gl.glClear(GL20.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT); //开始绘制 TextureRegion currentTextureR = particleInfo.beginAnimation.getKeyFrame(particleInfo.stateTime, false); mBatch.begin(); mBatch.draw(currentTextureR, xpos, yPos, mWidth, mWidth); mBatch.end(); //这里要集成很多结合我们自己动画的逻辑 ... } //播放粒子效果 private void playParticle(...){ //创建粒子系统 if (Gdx.files.internal(particleFileName).exists()) { if (Gdx.files.external(extentPath).exists()) mParticle.load(Gdx.files.internal(particleFileName), Gdx.files.external(extentPath)); } else Log.e(TAG, "storePath is not exists:" + extentPath); } //这里我们加载资源 private void initResource(ParticleInfo particleInfo) { }}
以上伪代码,删除了大量或者抽象了大量的代码, 目前在你没有仔细了解‘libGDX’时,浅尝辄止即可,因为我的目的是帮你解决android framework结合libGDX实现特效,而不是给你讲清楚每一个libGDX知识点,这个可能还是要靠你自己了解一下。那么我们再回头,把那些需要填满的坑填上(也是关键的知识点,libGDX官方没有也无意解决的问题)。
图片名称引入libGDX到application Framework中遇到的问题
1. AndroidFragmentApplication子类 中的 CreateGLAlpha,连接两个世界
CreateGLAplha函数两个作用:
private View CreateGLAlpha(ApplicationListener application) { // GLSurfaceView透明相关 AndroidApplicationConfiguration cfg = new AndroidApplicationConfiguration(); cfg.r = cfg.g = cfg.b = cfg.a = 8; View view = initializeForView(application, cfg); if (view instanceof SurfaceView) { GLSurfaceView glView = (GLSurfaceView) graphics.getView(); glView.getHolder().setFormat(PixelFormat.TRANSLUCENT); glView.setZOrderMediaOverlay(true); glView.setZOrderOnTop(true); } return view; }
-
连接两个世界
输入参数ApplicationListener,可以理解为真正的libGDX的绘制操作layer,而我们在android中要的是Framework的View,那么核心的核心就是initializeForView方法,给他一个libGDX的layer,返回一个view。
-
设置透明以
及层级(层级问题已解决,再次划掉相关内容)libGDX的绘制都是直接发生在OpenGL上面的,从当前继承自AndroidFragmentApplication的fragment中取出GLSurfaceView实例,将它的显示设置到最顶层,并设置透明。这样我们的粒子特效看起来会和原生app,完美的混合在一起。
那为什么要设置 setZOrderMediaOverlay glView.setZOrderOnTop 这两个方法呢,先告诉你作用,就是确保无论这个fragment上面的层级有什么view,我们都可以看到此fragment中的例子效果,这个请了解一下GLSurfaceView,至于为什么这么做请看下一条。
####2. xml中的AndroidFragmentApplication子类Fragment要放在最底层(此问题最难解决)
ok,事情至此,回顾一下,我们解决了什么问题?我们达到了touch事件可以被framework上层的view处理,而且,无论这个特效层fragment上面有什么,都能保证特效层render中绘制的东西可以被看到。~~
核心的操作以下两点:
- 布局中(xml配置或代码设置)将此fragment放在最下层;
- 从当前继承自AndroidFragmentApplication的fragment中取出GLSurfaceView实例,将它设置到最顶层,并设置透明;
3. 继承自AndroidFragmentApplication的子类中onPause处理,手动调用super.onResume,在我应该并能够看到特效的情况下,让动画别被frozen,连续的播放下去
@Override public void onPause() { Log.d(TAG, "onPause"); super.onPause(); if (!m_isDestorying && !isScreenLock()) super.onResume(); }
如果在播放粒子特效时,突然由于用户点击,弹出一个dialog或者dialogstyle样式的avtivity(无论是半窗还是有透明度),我们此时一定是希望用户看到弹窗的同时,下面的粒子特效继续播放,这样的用户体验是连续的,视觉上也不是唐突的而是连贯的。那么如果我们不处理onPause的话,现象上会出现,粒子特效暂停了,frozen了,看一下libGDX中代码便知晓了,他在onPause时调用了this.graphics.pause();从而引起frozen了,只需要强制在此之后调用onResume即可,视觉效果上连续不间断,达到了我们的要求。
4.继承自AndroidFragmentApplication的子类中onStop处理,手动调用删除view,重新构建,在我不应该也不能够看到特效的情况下,让动画别关闭掉吧
@Override public void onStop() { Log.d(TAG, "onStop"); m_isStoping = true; if (!isScreenLock()) { mContainer.removeAllViews(); m_isNeedBuild = true; } else { m_isNeedBuild = false; } super.onStop(); }
如果在播放粒子特效时,突然由于用户点击,弹出了一个activity,覆盖了整个屏幕,那么我们不希望“动画在继续播放“”了。以上操作,清空了view重新构建,就是为了达到这个目的。
5.使用新版本libGDX,我之前走过的弯路
其实,这个粒子特效我大概半年之前就实现了,但是我之前使用的libGDX并没有提供AndroidFragmentApplication类,而是仅仅提供了,我们之前提到过一小下的那个继承子Activity的AndroidApplication,迫不得已,我当时的做法是,将粒子特效做在了一个继承自AndroidApplication的activity上面,这个activity是个dialog风格的,完全透明。很不完美的实现了需求,为什么不完美呢?
图片名称大致以下几点:
- 首先他是个activity,他上面附着的粒子特效层肯定是在最上面喽,视觉上他会覆盖一切。
- 业务逻辑的交互(被此activity 覆盖的view&activity上的手势逻辑)要和activity进行,那真是代码写的自己看的都古怪,send intent,receive broadcastreceiver。
- 如果正在播放粒子特效,也就是说这个实现特效的activity显示中,用户要退出A这个acitivity,我们怎么办呢?首先要finish掉B,再finish掉A,android中的finish方法到OnDestory可是异步的,这么做,会有一定几率引起A退出了,B还活着,这个就麻烦了,可能引起黑屏(OpenGL问题)等等一系列问题的。
不再纠结、移除心病
有一天发现libGDX更新了,支持了这个fragment,猜测问题可以解决了,经过尝试,果然,规避掉了activity带来的诸多不利。
快速的实现了,经过这么多周折,也是想写这篇文章的一个起因吧。我平时不太喜欢听到“IOS人家可以做到,android这个做不了那个做不到”,或许我们付出的不够,或许我们的知识还有局限,别局限了技术更别局限自己,敢想才有敢干。
那么回头想想不得不走过的弯路,其实仔细品味,如果现在实现一个特效启屏页面,或者某些需求却是可以独立在activity中,那么弯路就不是弯路了,而且学习libGDX过程中,掌握了一些游戏开发的基本思想对我做android开发以及学习其他知识都有帮助,例如:分离舞台、演员这种纯粹绘制的概念,高度抽象来提高代码复用性;render机制和我们win32以及android中的draw有什么不同,等等,其实每一次学习,都有收获。
副作用
经过activity到fragment的改进,规避了结构上的所有问题,目前你使用libGDX展示粒子效果,就像使用原生的fragment一样简单。如果你要使用libGDX的粒子效果,需要引入一个v7的so,两个jar包,他们会使得你的apk大概会增加1.8M的空间,我想这个也算是使用此引擎的一个副作用吧。
推荐
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书目
libGDX游戏开发入门指南
image 网址
libGDX官网视频教程
libGDX开发教程-奋斗小土豆
下一步
我之前在jbox2d包基础上实现过一个碰撞的特效。
效果演示
由于绘制以及碰撞计算(java层)效率都不高,造成不能过多物体同时出现,大约20个物体碰撞就是上线了,否则cpu消耗过大,那么libGDX既然也理所当然的提供了box2d,我将在此基础上实现此特效。同样也会发布出来。
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