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    如何用不到 2KB 的 JavaScript 代碼寫一個 3D 賽車游戲?

    本文作者: 陳伊莉 2020-05-05 10:31
    導語:2KB 到底有多小呢?提供一個參考,一個3.5英寸軟盤可以容納700多這樣的游戲。

     幾個月前,JS1k游戲制作節(JS1K game jam)傳出不再舉辦消息后,許多游戲迷開始哀嚎。

           如何用不到 2KB 的 JavaScript 代碼寫一個 3D 賽車游戲?      

    Frank Force 也是其中一位,但他還有另一層身份——一位德克薩斯州奧斯汀的獨立游戲設計師。Frank Force 在游戲行業工作了20年,參與過9款主流游戲、47個獨立游戲的設計。在聽到這個消息后,他馬上和其他開發朋友討論了這個問題,并決定做點什么為此紀念。

    在此期間,他們受到三重因素的啟發。一是賽車游戲,包括懷舊向的80年代賽車游戲,他們在非常早期的硬件上推動實時 3D 圖形,所以作者沿用了相同的技術,用純 JavaScript 從頭開始實現做 3D 圖形和物理引擎;還有一些現代賽車游戲帶來了視覺設計的靈感,比如《Distance》和《Lonely Mountains: Downhill》;二是之前 Jake Gordon 用 JavaScript 創建一個虛擬3D賽車的項目,并分享了代碼;三是 Chris Glover 曾經做過一款小到只有 1KB 的 JS1k 賽車游戲《Moto1kross by Chris Glover》

    于是 Frank 和他的朋友們決定做一個壓縮后只有 2KB 的 3D 賽車游戲。2KB 到底有多小呢?提供一個參考,一個3.5英寸軟盤可以容納700多個這樣的游戲。

    如何用不到 2KB 的 JavaScript 代碼寫一個 3D 賽車游戲?

    他給這個游戲取名 Hue Jumper。關于名字的由來,Frank 表示,游戲的核心操作是移動。當玩家通過一個關卡時,游戲世界就會換一個顏色色調。“在我想象中,每通過過一個關卡,玩家都會跳轉到另一個維度,有著完全不同的色調。”

    做完這個游戲后,Frank 將包含了游戲的全部 JavaScript 代碼都發布在他的個人博客上,其中用到的軟件主要也是免費或開源軟件的。游戲代碼發布在 CodePen,可以在 iframe 中試玩,有興趣的朋友可以去看看。

    如何用不到 2KB 的 JavaScript 代碼寫一個 3D 賽車游戲?

    以下是原博內容,AI源創評論進行了不改變原意的編譯:

    確定最高目標

    因為嚴格的大小限制,我需要非常仔細對待我的程序。我的總體策略是盡可能保持一切簡單,為最終目標服務。

    為了幫助壓縮代碼,我使用了 Google Closure Compiler,它刪除了所有空格,將變量重命名為1個字母字符,并進行了一些輕量級優化。

    用戶可以通過 Google Closure Compiler 官網在線跑代碼。不幸的是,Closure Compiler 做了一些沒有幫助的事情,比如替換模板字符串、默認參數和其他幫助節省空間的ES6特性。所以我需要手動撤銷其中一些事情,并執行一些更“危險”的壓縮技術來擠出最后一個字節空間。在壓縮方面,這不算很成功,大部分擠出的空間來自代碼本身的結構優化。

    代碼需要壓縮到2KB。如果不是非要這么做不可,有一個類似的但功能沒那么強的工具叫做 RegPack 。

    無論哪種方式,策略都是一樣的:盡最大可能重復代碼,然后用壓縮工具壓縮。最好的例子是 c.width,c.height和 Math。因此,在閱讀這段代碼時,請記住,你經常會看到我不斷重復一些東西,最終目的就是為了壓縮。

    HTML

    其實我的游戲很少使用 html ,因為它主要用到的是 JavaScript 。但這是創建全屏畫布 Canvas ,也能將畫布 Canvas 設為窗口內部大小的代碼最小方法。我不知道為什么在 CodePen 上有必要添加 overflow:hiddento the body,當直接打開時按理說也可以運行。

    我將 JavaScript 封裝在一個 onload 調用,得到了一個更小的最終版本…< body style = margin:0 onload = " code _ goes _ here " > < canvas id = c >但是,在開發過程中,我不喜歡用這個壓縮設置,因為代碼存儲在一個字符串中,所以編輯器不能正確地高亮顯示語法。

    <body style=margin:0>

    <canvas id=c>

    <script>

    常量

    有許多常量在各方面控制著游戲。當代碼被 Google Closure 這樣的工具縮小時,這些常量將被替換,就像 C++ 中的 #define 一樣,把它們放在第一位會加快游戲微調的過程。

    // draw settings

    const context = c.getContext`2d`; // canvas context

    const drawDistance = 800;         // how far ahead to draw

    const cameraDepth = 1;            // FOV of camera

    const segmentLength = 100;        // length of each road segment

    const roadWidth = 500;            // how wide is road

    const curbWidth = 150;            // with of warning track

    const dashLineWidth = 9;          // width of the dashed line

    const maxPlayerX = 2e3;           // limit player offset

    const mountainCount = 30;         // how many mountains are there

    const timeDelta = 1/60;           // inverse frame rate

    const PI = Math.PI;               // shorthand for Math.PI

     

    // player settings

    const height = 150;               // high of player above ground

    const maxSpeed = 300;             // limit max player speed

    const playerAccel = 1;            // player forward acceleration

    const playerBrake = -3;           // player breaking acceleration

    const turnControl = .2;           // player turning rate

    const jumpAccel = 25;             // z speed added for jump

    const springConstant = .01;       // spring players pitch

    const collisionSlow = .1;         // slow down from collisions

    const pitchLerp = .1;             // rate camera pitch changes

    const pitchSpringDamp = .9;       // dampen the pitch spring

    const elasticity = 1.2;           // bounce elasticity

    const centrifugal = .002;         // how much turns pull player

    const forwardDamp = .999;         // dampen player z speed

    const lateralDamp = .7;           // dampen player x speed

    const offRoadDamp = .98;          // more damping when off road

    const gravity = -1;               // gravity to apply in y axis

    const cameraTurnScale = 2;        // how much to rotate camera

    const worldRotateScale = .00005;  // how much to rotate world

       

    // level settings

    const maxTime = 20;               // time to start

    const checkPointTime = 10;        // add time at checkpoints

    const checkPointDistance = 1e5;   // how far between checkpoints

    const maxDifficultySegment = 9e3; // how far until max difficulty

    const roadEnd = 1e4;              // how far until end of road

    鼠標控制

    鼠標是唯一的輸入系統。通過這段代碼,我們可以跟蹤鼠標點擊和光標位置,位置顯示為-1到1之間的值。

    雙擊是通過 mouseUpFrames 實現的。mousePressed 變量只在玩家第一次點擊開始游戲時使用這么一次。

    mouseDown     =

    mousePressed  =

    mouseUpFrames =

    mouseX        = 0;

       

    onmouseup   =e=> mouseDown = 0;

    onmousedown =e=> mousePressed ? mouseDown = 1 : mousePressed = 1;

    onmousemove =e=> mouseX = e.x/window.innerWidth*2 - 1;

    數學函數

    這個游戲使用了一些函數來簡化代碼和減少重復,一些標準的數學函數用于 Clamp 和 Lerp 值。 ClampAngle 是有用的,因為它在 -PI 和 PI 之間 wrap angles,在許多游戲中已經廣泛應用。

    R函數就像個魔術師,因為它生成隨機數,通過取當前隨機數種子的正弦,乘以一個大數字,然后看分數部分來實現的。其實有很多方法可以做到,但這是最小的方法之一,而且對我們來說也是足夠隨機。

    我們將使用這個隨機生成器來創建各種程序,且不需要保存任何數據。例如,山脈、巖石和樹木的變化不用存到內存。在這種情況下,目標不是減少內存,而是去除存儲和檢索數據所需的代碼。

    因為這是一個“真正的3D”游戲,所以有一個 3D vector class 非常有用,它也能減少代碼量。這個 class 只包含這個游戲必需的基本元素,一個帶有加法和乘法函數的 constructor 可以接受標量或向量參數。為了確定標量是否被傳入,我們只需檢查它是否小于一個大數。更正確的方法是使用 isNan 或者檢查它的類型是否是 Vec3,但是這需要更多的存儲。

    Clamp     =(v, a, b)  => Math.min(Math.max(v, a), b);
    ClampAngle=(a)        => (a+PI) % (2*PI) + (a+PI<0? PI : -PI);
    Lerp      =(p, a, b)  => a + Clamp(p, 0, 1) * (b-a);
    R         =(a=1, b=0) => Lerp((Math.sin(++randSeed)+1)*1e5%1,a,b);
     
    class Vec3 // 3d vector class
    {
     constructor(x=0, y=0, z=0) {this.x = x; this.y = y; this.z = z;}
     
     Add=(v)=>(
       v = v < 1e5 ? new Vec3(v,v,v) : v,
       new Vec3( this.x + v.x, this.y + v.y, this.z + v.z ));
       
     Multiply=(v)=>(
       v = v < 1e5 ? new Vec3(v,v,v) : v,
       new Vec3( this.x * v.x, this.y * v.y, this.z * v.z ));
    }

    Render Functions渲染函數

    LSHA 通過模板字符串生成一組標準的 HSLA (色調、飽和度、亮度、alpha)顏色,并且剛剛被重新排序,所以更常用的 component 排在第一位。每過一關換一個整體色調也是通過這設置的。

    DrawPoly 繪制一個梯形形狀,用于渲染場景中的一切。使用 |0 將 Ycomponent 轉換為整數,以確保每段多邊形道路都能無縫連接,不然路段之間就會有一條細線。

    DrawText 則用于顯示時間、距離和游戲標題等文本渲染。

     LSHA=(l,s=0,h=0,a=1)=>`hsl(${h+hueShift},${s}%,${l}%,${a})`;

    // draw a trapazoid shaped poly
    DrawPoly=(x1, y1, w1, x2, y2, w2, fillStyle)=>
    {
       context.beginPath(context.fillStyle = fillStyle);
       context.lineTo(x1-w1, y1|0);
       context.lineTo(x1+w1, y1|0);
       context.lineTo(x2+w2, y2|0);
       context.lineTo(x2-w2, y2|0);
       context.fill();
    }

    // draw outlined hud text
    DrawText=(text, posX)=>
    {
       context.font = '9em impact';         // set font size
       context.fillStyle = LSHA(99,0,0,.5); // set font color
       context.fillText(text, posX, 129);   // fill text
       context.lineWidth = 3;               // line width
       context.strokeText(text, posX, 129); // outline text
    }

    設計軌道

    如何用不到 2KB 的 JavaScript 代碼寫一個 3D 賽車游戲?

    首先,我們必須生成完整的軌道,而且準備做到每次游戲軌道都是不同的。如何做呢?我們建立了一個道路段列表,存儲道路在軌道上每一關卡的位置和寬度。軌道生成器是非常基礎的操作,不同頻率、振幅和寬度的道路都會逐漸變窄,沿著跑道的距離決定這一段路有多難。

    atan2 函數可以用來計算道路俯仰角,據此來設計物理運動和光線。

     roadGenLengthMax =                     // end of section
    roadGenLength =                        // distance left
    roadGenTaper =                         // length of taper
    roadGenFreqX =                         // X wave frequency
    roadGenFreqY =                         // Y wave frequency
    roadGenScaleX =                        // X wave amplitude
    roadGenScaleY = 0;                     // Y wave amplitude
    roadGenWidth = roadWidth;              // starting road width
    startRandSeed = randSeed = Date.now(); // set random seed
    road = [];                             // clear road

    // generate the road
    for( i = 0; i < roadEnd*2; ++i )          // build road past end
    {
     if (roadGenLength++ > roadGenLengthMax) // is end of section?
     {
       // calculate difficulty percent
       d = Math.min(1, i/maxDifficultySegment);
     
       // randomize road settings
       roadGenWidth = roadWidth*R(1-d*.7,3-2*d);        // road width
       roadGenFreqX = R(Lerp(d,.01,.02));               // X curves
       roadGenFreqY = R(Lerp(d,.01,.03));               // Y bumps
       roadGenScaleX = i>roadEnd ? 0 : R(Lerp(d,.2,.6));// X scale
       roadGenScaleY = R(Lerp(d,1e3,2e3));              // Y scale
     
       // apply taper and move back
       roadGenTaper = R(99, 1e3)|0;                 // random taper
       roadGenLengthMax = roadGenTaper + R(99,1e3); // random length
       roadGenLength = 0;                           // reset length
       i -= roadGenTaper;                           // subtract taper
     }
     
     // make a wavy road
     x = Math.sin(i*roadGenFreqX) * roadGenScaleX;
     y = Math.sin(i*roadGenFreqY) * roadGenScaleY;
     road[i] = road[i]? road[i] : {x:x, y:y, w:roadGenWidth};
     
     // apply taper from last section and lerp values
     p = Clamp(roadGenLength / roadGenTaper, 0, 1);
     road[i].x = Lerp(p, road[i].x, x);
     road[i].y = Lerp(p, road[i].y, y);
     road[i].w = i > roadEnd ? 0 : Lerp(p, road[i].w, roadGenWidth);
       
     // calculate road pitch angle
     road[i].a = road[i-1] ?
       Math.atan2(road[i-1].y-road[i].y, segmentLength) : 0;
    }

    啟動游戲

    現在跑道就緒,我們只需要預置一些變量就可以開始游戲了。

     // reset everything
    velocity = new Vec3
     ( pitchSpring =  pitchSpringSpeed =  pitchRoad = hueShift = 0 );
     
    position = new Vec3(0, height);      // set player start pos
    nextCheckPoint = checkPointDistance; // init next checkpoint
    time = maxTime;                      // set the start time
    heading = randSeed;                  // random world heading

    更新玩家

    這是主要的更新功能,用來更新和渲染游戲中的一切!一般來說,如果你的代碼中有一個很大的函數,這不是好事,為了更簡潔易懂,我們會把它分幾個成子函數。

    首先,我們需要得到一些玩家所在位置的道路信息。為了使物理和渲染感覺平滑,需要在當前和下一個路段之間插入一些數值。

    玩家的位置和速度是 3D 向量,并受重力、dampening 和其他因素等影響更新。如果玩家跑在地面上時,會受到加速度影響;當他離開這段路時,攝像機還會抖動。另外,在對游戲測試后,我決定讓玩家在空中時仍然可以跑。

    接下來要處理輸入指令,涉及加速、剎車、跳躍和轉彎等操作。雙擊通過 mouseUpFrames 測試。還有一些代碼是來跟蹤玩家在空中停留了多少幀,如果時間很短,游戲允許玩家還可以跳躍。

    當玩家加速、剎車和跳躍時,我通過spring system展示相機的俯仰角以給玩家動態運動的感覺。此外,當玩家駕車翻越山丘或跳躍時,相機還會隨著道路傾斜而傾斜。

     Update=()=>
    {

    // get player road segment
    s = position.z / segmentLength | 0; // current road segment
    p = position.z / segmentLength % 1; // percent along segment

    // get lerped values between last and current road segment
    roadX = Lerp(p, road[s].x, road[s+1].x);
    roadY = Lerp(p, road[s].y, road[s+1].y) + height;
    roadA = Lerp(p, road[s].a, road[s+1].a);

    // update player velocity
    lastVelocity = velocity.Add(0);
    velocity.y += gravity;
    velocity.x *= lateralDamp;
    velocity.z = Math.max(0, time?forwardDamp*velocity.z:0);

    // add velocity to position
    position = position.Add(velocity);
     
    // limit player x position (how far off road)
    position.x = Clamp(position.x, -maxPlayerX, maxPlayerX);

    // check if on ground
    if (position.y < roadY)
    {
     position.y = roadY; // match y to ground plane
     airFrame = 0;       // reset air frames
     
     // get the dot product of the ground normal and the velocity
     dp = Math.cos(roadA)*velocity.y + Math.sin(roadA)*velocity.z;
     
     // bounce velocity against ground normal
     velocity = new Vec3(0, Math.cos(roadA), Math.sin(roadA))
       .Multiply(-elasticity * dp).Add(velocity);
       
     // apply player brake and accel
     velocity.z +=
       mouseDown? playerBrake :
       Lerp(velocity.z/maxSpeed, mousePressed*playerAccel, 0);
     
     // check if off road
     if (Math.abs(position.x) > road[s].w)
     {
       velocity.z *= offRoadDamp;                    // slow down
       pitchSpring += Math.sin(position.z/99)**4/99; // rumble
     }
    }

    // update player turning and apply centrifugal force
    turn = Lerp(velocity.z/maxSpeed, mouseX * turnControl, 0);
    velocity.x +=
     velocity.z * turn -
     velocity.z ** 2 * centrifugal * roadX;

    // update jump
    if (airFrame++<6 && time
     && mouseDown && mouseUpFrames && mouseUpFrames<9)
    {
     velocity.y += jumpAccel; // apply jump velocity
     airFrame = 9;            // prevent jumping again
    }
    mouseUpFrames = mouseDown? 0 : mouseUpFrames+1;

    // pitch down with vertical velocity when in air
    airPercent = (position.y-roadY) / 99;
    pitchSpringSpeed += Lerp(airPercent, 0, velocity.y/4e4);

    // update player pitch spring
    pitchSpringSpeed += (velocity.z - lastVelocity.z)/2e3;
    pitchSpringSpeed -= pitchSpring * springConstant;
    pitchSpringSpeed *= pitchSpringDamp;
    pitchSpring += pitchSpringSpeed;
    pitchRoad = Lerp(pitchLerp, pitchRoad, Lerp(airPercent,-roadA,0));
    playerPitch = pitchSpring + pitchRoad;

    // update heading
    heading = ClampAngle(heading + velocity.z*roadX*worldRotateScale);
    cameraHeading = turn * cameraTurnScale;

    // was checkpoint crossed?
    if (position.z > nextCheckPoint)
    {
     time += checkPointTime;               // add more time
     nextCheckPoint += checkPointDistance; // set next checkpoint
     hueShift += 36;                       // shift hue
    }

    預渲染

    在渲染之前,canvas 每當高度或寬度被重設時,畫布內容就會被清空。這也適用于自適應窗口的畫布。

    我們還計算了將世界點轉換到畫布的投影比例。cameraDepth 值代表攝像機的視場(FOV)。這個游戲是90度。計算結果是 1/Math.tan(fovRadians/2) ,FOV 是90度的時候,計算結果正好是1。另外為了保持屏幕長寬比,投影按 c.width 縮放。

     // clear the screen and set size
    c.width = window.innerWidth, c.height = window.innerHeight;

    // calculate projection scale, flip y
    projectScale = (new Vec3(1,-1,1)).Multiply(c.width/2/cameraDepth);

    給世界畫上天空、太陽和月亮

    如何用不到 2KB 的 JavaScript 代碼寫一個 3D 賽車游戲?

    空氣背景是用全屏的 linear gradient (徑向漸變)繪制的,它還會根據太陽的位置改變顏色。

    為了節省存儲空間,太陽和月亮在同一個循環中,使用了一個帶有透明度的全屏 radial gradient(線性漸變)。

    線性和徑向漸變相結合,形成一個完全包圍場景的天空背景。

     // get horizon, offset, and light amount
    horizon = c.height/2 - Math.tan(playerPitch)*projectScale.y;
    backgroundOffset = Math.sin(cameraHeading)/2;
    light = Math.cos(heading);

    // create linear gradient for sky
    g = context.createLinearGradient(0,horizon-c.height/2,0,horizon);
    g.addColorStop(0,LSHA(39+light*25,49+light*19,230-light*19));
    g.addColorStop(1,LSHA(5,79,250-light*9));

    // draw sky as full screen poly
    DrawPoly(c.width/2,0,c.width/2,c.width/2,c.height,c.width/2,g);

    // draw sun and moon (0=sun, 1=moon)
    for( i = 2 ; i--; )
    {
     // create radial gradient
     g = context.createRadialGradient(
       x = c.width*(.5+Lerp(
         (heading/PI/2+.5+i/2)%1,
         4, -4)-backgroundOffset),
       y = horizon - c.width/5,
       c.width/25,
       x, y, i?c.width/23:c.width);
     g.addColorStop(0, LSHA(i?70:99));
     g.addColorStop(1, LSHA(0,0,0,0));
     
     // draw full screen poly
     DrawPoly(c.width/2,0,c.width/2,c.width/2,c.height,c.width/2,g);
    }

    給世界畫上山峰、地平線

    如何用不到 2KB 的 JavaScript 代碼寫一個 3D 賽車游戲?

    山脈是通過在地平線上畫50個三角形,然后根據程序自己生成的。

    因為用了光線照明,山脈在面對太陽時會更暗,因為它們處于陰影中。此外,越近的山脈顏色越暗,我想以此來模擬霧氣。這里我有個訣竅,就是微調大小和顏色的隨機值。

    背景的最后一部分是繪制地平線,再用純綠填充畫布的底部。

     // set random seed for mountains
    randSeed = startRandSeed;

    // draw mountains
    for( i = mountainCount; i--; )
    {
     angle = ClampAngle(heading+R(19));
     light = Math.cos(angle-heading);
     DrawPoly(
       x = c.width*(.5+Lerp(angle/PI/2+.5,4,-4)-backgroundOffset),
       y = horizon,
       w = R(.2,.8)**2*c.width/2,
       x + w*R(-.5,.5),
       y - R(.5,.8)*w, 0,
       LSHA(R(15,25)+i/3-light*9, i/2+R(19), R(220,230)));
    }

    // draw horizon
    DrawPoly(
     c.width/2, horizon, c.width/2, c.width/2, c.height, c.width/2,
     LSHA(25, 30, 95));

    將路段投影到畫布空間

    在渲染道路之前,我們必須首先獲得投影的道路點。第一部分有點棘手,因為我們的道路的 x 值需要轉換成世界空間位置。為了使道路看起來蜿蜒曲折,我們把x值作為二階導數。這就是為什么有奇怪的代碼“x+=w+=”出現的原因。由于這種工作方式,路段沒有固定的世界空間位置,每一幀都是根據玩家的位置重新計算。

    一旦我們有了世界空間位置,我們就可以從道路位置中知道玩家的位置,從而得到本地攝像機空間位置。代碼的其余部分,首先通過旋轉標題、俯仰角來應用變換,然后通過投影變換,做到近大遠小的效果,最后將其移動到畫布空間。

     for( x = w = i = 0; i < drawDistance+1; )
    {
     p = new Vec3(x+=w+=road[s+i].x,     // sum local road offsets
       road[s+i].y, (s+i)*segmentLength) // road y and z pos
         .Add(position.Multiply(-1));    // get local camera space

     // apply camera heading
     p.x = p.x*Math.cos(cameraHeading) - p.z*Math.sin(cameraHeading);
     
     // tilt camera pitch and invert z
     z = 1/(p.z*Math.cos(playerPitch) - p.y*Math.sin(playerPitch));
     p.y = p.y*Math.cos(playerPitch) - p.z*Math.sin(playerPitch);
     p.z = z;
     
     // project road segment to canvas space
     road[s+i++].p =                         // projected road point
       p.Multiply(new Vec3(z, z, 1))         // projection
       .Multiply(projectScale)               // scale
       .Add(new Vec3(c.width/2,c.height/2)); // center on canvas
    }

    繪制路段

     如何用不到 2KB 的 JavaScript 代碼寫一個 3D 賽車游戲?

    現在我們有了每個路段的畫布空間點,渲染就相當簡單了。我們需要從后向前畫出每一個路段,或者更具體地說,連接上一路段的梯形多邊形。

    為了創建道路,這里有4層渲染:地面,條紋路邊緣,道路本身和白色虛線。每一個都是基于路段的俯仰角和方向來加陰影,并且根據該層的表現還有一些額外的邏輯。

    有必要檢查路段是在近還是遠剪輯范圍,以防止渲染出現 bug 。此外,還有一個很好的優化方法是,當道路變得很窄時,可以通過 distance 來減小道路的分辨率。如此,不僅減少了 draw count 一半以上,而且沒有明顯的質量損失,這是一次性能勝利。

     let segment2 = road[s+drawDistance]; // store the last segment
    for( i = drawDistance; i--; )        // iterate in reverse
    {
     // get projected road points
     segment1 = road[s+i];
     p1 = segment1.p;
     p2 = segment2.p;
     
     // random seed and lighting
     randSeed = startRandSeed + s + i;
     light = Math.sin(segment1.a) * Math.cos(heading) * 99;
     
     // check near and far clip
     if (p1.z < 1e5 && p1.z > 0)
     {
       // fade in road resolution over distance
       if (i % (Lerp(i/drawDistance,1,9)|0) == 0)
       {
         // ground
         DrawPoly(c.width/2, p1.y, c.width/2,
           c.width/2, p2.y, c.width/2,
           LSHA(25 + light, 30, 95));

         // curb if wide enough
         if (segment1.w > 400)
           DrawPoly(p1.x, p1.y, p1.z*(segment1.w+curbWidth),
             p2.x, p2.y, p2.z*(segment2.w+curbWidth),
             LSHA(((s+i)%19<9? 50: 20) + light));
         
         // road and checkpoint marker
         DrawPoly(p1.x, p1.y, p1.z*segment1.w,
           p2.x, p2.y, p2.z*segment2.w,
           LSHA(((s+i)*segmentLength%checkPointDistance < 300 ?
             70 : 7) + light));
           
         // dashed lines if wide and close enough
         if ((segment1.w > 300) && (s+i)%9==0 && i < drawDistance/3)
             DrawPoly(p1.x, p1.y, p1.z*dashLineWidth,
             p2.x, p2.y, p2.z*dashLineWidth,
             LSHA(70 + light));

         // save this segment
         segment2 = segment1;
       }

    繪制路邊的樹和石頭

    如何用不到 2KB 的 JavaScript 代碼寫一個 3D 賽車游戲?

    游戲有兩種不同類型的物體:樹和石頭。首先,我們通過使用 R() 函數來確定是否加一個對象。這是隨機數和隨機數種子特別有意思的地方。我們還將使用 R() 為對象隨機添加不同的形狀和顏色。

    最初我還想涉及其他車型,但為了達到 2KB 的要求,必須要進行特別多的削減,因此我最后放棄了這個想法,用風景作為障礙。這些位置是隨機的,也比較靠近道路,不然它們太稀疏,就很容易行駛。為了節省空間,對象高度還決定了對象的類型。

    這是通過比較玩家和物體在 3D 空間中的位置來檢查它們之間的碰撞位置。當玩家撞到一個物體時,玩家減速,該物體被標記為“ hit ”,這樣它就可以安全通過。

    為了防止對象突然出現在地平線上,透明度會隨著距離的接近而削弱。梯形繪圖函數定義物體的形狀和顏色,另外隨機函數會改變這兩個屬性。

      if (R()<.2 && s+i>29)                  // is there an object?
       {
         // player object collision check
         x = 2*roadWidth * R(10,-10) * R(9);  // choose object pos
         const objectHeight = (R(2)|0) * 400; // choose tree or rock
         if (!segment1.h                      // dont hit same object
           && Math.abs(position.x-x)<200                      // X
           && Math.abs(position.z-(s+i)*segmentLength)<200    // Z
           && position.y-height<segment1.y+objectHeight+200)  // Y
         {
           // slow player and mark object as hit
           velocity = velocity.Multiply(segment1.h = collisionSlow);
         }

         // draw road object
         const alpha = Lerp(i/drawDistance, 4, 0);  // fade in object
         if (objectHeight)
         {
           // tree trunk
           DrawPoly(x = p1.x+p1.z * x, p1.y, p1.z*29,
             x, p1.y-99*p1.z, p1.z*29,
             LSHA(5+R(9), 50+R(9), 29+R(9), alpha));
             
           // tree leaves
           DrawPoly(x, p1.y-R(50,99)*p1.z, p1.z*R(199,250),
             x, p1.y-R(600,800)*p1.z, 0,
             LSHA(25+R(9), 80+R(9), 9+R(29), alpha));
         }
         else
         {
           // rock
           DrawPoly(x = p1.x+p1.z*x, p1.y, p1.z*R(200,250),
             x+p1.z*(R(99,-99)), p1.y-R(200,250)*p1.z, p1.z*R(99),
             LSHA(50+R(19), 25+R(19), 209+R(9), alpha));
         }
       }
     }
    }

    畫上 HUD,更新時間,請求下一次更新

    如何用不到 2KB 的 JavaScript 代碼寫一個 3D 賽車游戲?

    游戲的標題、時間和距離是用一個非常基礎的字體渲染系統顯示出來的,就是之前設置的 DrawText 函數。在玩家點擊鼠標之前,它會在屏幕中央顯示標題。

    按下鼠標后,游戲開始,然后 HUD 會顯示剩余時間和當前距離。時間也在這塊更新,玩過此類游戲的都知道,時間只在比賽開始后減少。

    在這個 massive Update function 結束后,它調用 requestAnimationFrame (Update) 來觸發下一次更新。

     if (mousePressed)
    {
     time = Clamp(time - timeDelta, 0, maxTime); // update time
     DrawText(Math.ceil(time), 9);               // show time
     context.textAlign = 'right';                // right alignment
     DrawText(0|position.z/1e3, c.width-9);      // show distance
    }
    else
    {
     context.textAlign = 'center';      // center alignment
     DrawText('HUE JUMPER', c.width/2); // draw title text
    }

    requestAnimationFrame(Update); // kick off next frame

    } // end of update function

    代碼的最后一位

    HTML 需要一個結束腳本標簽來讓所有的代碼能夠跑起來。

     Update(); // kick off update loop
    </script>

    壓縮

    這就是整個游戲啦!下方的一小段代碼就是壓縮后的最終結果,我用不同的顏色標注了不同的部分。完成所有這些工作后,你能感受到我在2KB內就做完了整個游戲是多么讓我滿意了嗎?而這還是在zip之前的工作,zip還可以進一步壓縮大小。

    如何用不到 2KB 的 JavaScript 代碼寫一個 3D 賽車游戲?

    如何用不到 2KB 的 JavaScript 代碼寫一個 3D 賽車游戲?

    警告 Caveats

    當然,還有很多其他 3D 渲染方法可以同時保證性能和視覺效果。如果我有更多的可用空間,我會更傾向于使用一個 WebGL API 比如 three.js ,我在去年制作的一個類似游戲“Bogus Roads”中用過這個框架。此外,因為它使用的是 requestAnimationFrame ,所以需要一些額外的代碼來確保幀速率不超過60 fps,增強版本中我會這么用,盡管我更喜歡使用 requestAnimationFrame 而不是 setInterval ,因為它是垂直同期的(VSyn,VerticalSynchronization),所以渲染更絲滑。這種代碼的一個主要好處是它非常兼容,可以在任何設備上運行,盡管在我舊 iPhone 上運行有點慢。

    游戲代碼被我放到了 GitHub 上的 GPL-3.0 下(https://github.com/KilledByAPixel/HueJumper2k),所以你可以在自己的項目中自由使用它。該庫中還包含 2KB 版本的游戲,準確說是2031字節!歡迎你添加一些其他的功能,比如音樂和音效到“增強”版本中。

    后記

    雷鋒網注意到,Frank Force 在個人博客發了這篇文章后,在內容、標題的加持下,這篇文章后來被不少國外媒體轉載。在盛贊之余,也有質疑的聲音。網友“Anon”在原文下評論:你是如何在 2KB 安裝一個完整的 javascript 的,除非你可以隨意忽略 dependencies 插件庫的大小,或者你將整個游戲作為 dependency,大小才有可能控制到 2KB,否則就是欺騙。

    Frank 回復表示,大多數 small demos 都需要某種運行環境,即使它是可執行的。在這種情況下,就是 javascript 運行時環境,沒有其他 dependencies.。因為 javascript 是解釋的,所以也可以說壓縮后的代碼是在2KB以內的。

    雷鋒網發現,有其他網友表示認可 Frank 的說法,他們認為 JS 是一種解釋語言,不能將其與其他編譯語言相比較。

    雷鋒網

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    如何用不到 2KB 的 JavaScript 代碼寫一個 3D 賽車游戲?

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