SFML (Simple and Fast Multimedia Library) — простая и быстрая бесплатная кроссплатформенная мультимедийная библиотека. Полностью поддерживает объектно-ориентированное программирование. Поддерживается и совершенствуется более 11 лет и авторы сделали многое чтобы программирование игр стало производительным и комфортным. API документация и подробное описание на сайте https://www.sfml-dev.org/
SFML имеет официальный NuGet пакет SFML.NET для загрузки в проекты Visual Studio. Последовательность создания приложения очень простая:
using SFML.Graphics;
using SFML.Window;
namespace ConsoleApp1
{
class Program
{
static void Main()
{
RenderWindow window =
new RenderWindow(new VideoMode(800, 600), "Hello SFML!");
while (window.IsOpen == true)
{
window.DispatchEvents();
window.Display();
}
}
}
}
В исходники использовались несколько модулей: SFML.System обязательный модуль, SFML.Window, SFML.Graphics, SFML.Audio. Для векторной геометрии дополнительно использовался System.Numerics.Vector2 из базовой .NET Standart. Игра условно называется "Космический стражник", имеет простейший игровой процесс: космическая ракета всегда летит к астероиду и разрушает его, спасая Землю от вероятного столкновения. При поражении ракетой небесного тела происходит анимация взрыва с разлетающимися осколками.
Исходный код игры построен на 5-ти классах.
Далее эти классы описаны подробно. Надо сказать огромное спасибо разработчикам SFML, мультимедиа библиотеки, существенно упрощающей создание реалистичных игровых сюжетов.
Объект класса Rocket визуализирует космическую ракету поражающая опасные астероиды подлетающие к планете. Класс имеет свойства скорости и направления полета, реализует событие поражения цели. Перемещая астероид в пространстве игры, ракета будет разворачиваться и двигаться всегда по направлению к астероиду. При достижении цели вызывается событие взрыва.
При инициализации объекта класса на спрайт одевается текстура, размер ракеты масштабируется до желаемого размера, определяется "ударная точка" и первоначальная позиция боевого снаряда. Кроме того, свойством Origin формируем ось ракеты точно посередине высоты. Теперь у ракеты ударная точка вначале и ось направления движения точно посередине.
public Rocket()
{
// Картинка ракеты.
this.Texture = new Texture(Resource.rocket);
// Масштаб размеров ракеты относительно картинки.
this.Scale = new Vector2f(0.2f, 0.2f);
// Центр удара ракеты, активная точка.
Origin = new Vector2f(GetLocalBounds().Width, GetLocalBounds().Height / 2);
// Первоначальная позиция ракеты.
Position = new Vector2f(150, 50);
}
Разворот ракеты происходит мгновенно, за один кадр, поэтому, для упрощения, угол поворота отсчитывает от неизменяемого базового вектора. Вектор взят в направлении оси Х произвольно, только для более естественного горизонтального положения ракеты в начале событий.
// Базовый вектор от которого отсчитывается угол поворота ракеты
// Высчитывается всегда абсолютный угол.
private readonly Vector2f vectorBaseAngle = new Vector2f(1, 0);
При каждом новом расположении астероида вычисляется нормализованный вектор направления. Единичный вектор направления умножается на скалярную величину скорости и создается вектор скорости. Скалярная величина дает нам вектор скорости на один кадр. На следующий кадр вновь рассчитывается вектор скорости. Так получается синхронизация скорости по отношению к частоте кадрам всего рендеринга. Стабилизация частоты кадров обеспечивает равномерную скорость объекта. Отметим, что в нашем случае частота кадров стабилизирована в 80 кадров в секунду. При условии нехватки аппаратных мощностей частота кадров будет снижаться.
/// <summary>
/// Рисуем спрайт ракеты вместе с анимацией движения.
/// </summary>
public Sprite Draw()
{
// Начальная и конечная позиция ракеты
var start = new System.Numerics.Vector2(Position.X, Position.Y);
var finish = new System.Numerics.Vector2(positionTo.X, positionTo.Y);
// Расчет расстояния от текущей позиции ракеты до цели.
float distance = System.Numerics.Vector2.Distance(start, finish);
if (distance > (scalarVelocity + 0.1f))
{
// Умножая скалярную величину скорости на
// единичный вектор направления получаем вектор скорости.
Vector2f velocity = scalarVelocity * normalDirection;
// Высчитываем новую позицию для каждого кадра.
Position += velocity;
}
else
{
// Событие поражение цели.
if (oneEvent == true)
{
ExplosionEvent(this, null);
// Разрешаем только одно событие взрыва при поражении цели.
oneEvent = false;
}
}
return this;
}
Класс Asteroid отвечает за отображение на экране небесного тела, напоминающего огромный камень. Asteroid включает в себя массив спрайтов Sprite[] и массив текстур Texture[] из подключенной программной библиотеки SFML. Каждый элемент массива спрайтов одевается в свою соответствующую картинку. Массив спрайтов с элементами, одетыми в соответствующую текстуру, имеет общую координатную позицию. Таким образом происходит отображение астероида без признаков его осколочной структуры. И только при попадании ракеты в астероид происходит его разрушение, он разделяется на части и каждый осколок летит по своей случайной траектории.
// Вид астероида
private readonly Texture[] texture =
{
new SFML.Graphics.Texture(Resource.asteroid_p1),
new SFML.Graphics.Texture(Resource.asteroid_p2),
new SFML.Graphics.Texture(Resource.asteroid_p3),
new SFML.Graphics.Texture(Resource.asteroid_p4),
new SFML.Graphics.Texture(Resource.asteroid_p5)
};
// Функциональность астероида из библиотеки SFML
private readonly Sprite[] sprite = new Sprite[5];
public Asteroid()
{
for (int i = 0; i < texture.Length; i++)
{
sprite[i] = new Sprite(texture[i])
{
Origin = new Vector2f(texture[i].Size.X / 2, texture[i].Size.Y / 2),
};
}
// Первоначальная позиция
Position(new Vector2f(-300, 0));
}
Рендеринг (визуализация) небесного тела происходит одним из двух состояний астероида. Стандартный вид астероида, когда все части его показываются совместно и образуют целую каменную глыбу. Другое состояние астероида возникает при поражении его ракетой. Срабатывает детонация, части астероида мгновенно отлетают на установленное расстояние и далее происходит анимация последствий взрыва. Осколки хаотично разлетаются в космосе до тех пор, пока пользователь не разместит астероид в новой позиции пространства космоса. За прорисовку астероида в двух состояниях отвечает метод Draw класса Asteroid. Метод Draw принимает принимает один параметр: объект окна приложения RenderWindow.
public void Draw(RenderWindow window)
{
// Детонация
if (showDetonation == true)
{
showDetonation = false;
ShowExplosion(velocityDetonation);
}
// Последствия взрыва
if (showExplosion == true)
{
ShowExplosion(velocityExplosion);
}
// Астероид стандартный
for (int i = 0; i < texture.Length; i++)
{
window.Draw(sprite[i]);
}
}
При поражении ракетой астероида происходит анимация взрыва. Астероид разрывается на части и каждый осколок летит в своем направлении. Использовании случайных чисел в выборе направления движения осколков повышает разнообразие взрывов и повышает естественность визуализации поражения цели. В исходнике этой игры объект астероида состоит из 5-ти частей. При желании можно улучшить естественность взрыва, добавив ещё и анимацию огня при событии взрыва. Это также можно сделать с помощью спрайтовой анимации. Благо всю кропотливую работу низкоуровневого рендеринга берут на себя модули SFML.
// Астероид. Симуляция взрыва. Разлетаются осколки
// Осколки разлетаются, вращаясь, в разные стороны
private void ShowExplosion(float velocity)
{
// 1 летит влево-вверх
int x = Random.Next(-250, 20);
int y = Random.Next(-150, -10);
var direction = System.Numerics.Vector2.Normalize(new System.Numerics.Vector2(x, y));
Vector2f temp = new Vector2f(direction.X * velocity, direction.Y * velocity);
sprite[0].Position += temp;
...
// 5 летит вправо-вверх
x = Random.Next(-20, 250);
y = Random.Next(-250, -50);
direction = System.Numerics.Vector2.Normalize(new System.Numerics.Vector2(x, y));
temp = new Vector2f(direction.X * velocity, direction.Y * velocity);
sprite[4].Position += temp;
for (int i = 0; i < sprite.Length; i++)
{
sprite[i].Rotation += rotationExplosion[i];
}
}
Класс Window2D производится от RenderWindow модуля SFML.Graphics. Window2D наследует методы и свойства базового класса. RenderWindow не имеет конструкторов без параметров, для создания такого конструктора в производном Window2D используем фиксированные настройки базового конструктора. В итоге в производном классе появляется конструктор без параметров. Это сделано с целью минимизации кода при настройке окна.
// Необходимые настройки формируем в конструкторе без параметров
public Window2D() : base(new VideoMode(800, 600, 24), "Космический стражник")
{
texture = new Texture(Resource.bg);
background = new SFML.Graphics.Sprite(texture);
// Ограничение частоты фреймов для стабилизации скорости
// рендеринга сюжета игры
base.SetFramerateLimit(80);
base.Resized += Window2D_Resized;
base.Closed += Window2D_Closed;
}
Первоначальные параметры рендеринга (визуализации): размер спрайта заднего фона и камера проецирования, по размеру, точно соответствуют размерам окна приложения. При изменении пользователем размеров окна игры эти параметры становятся неподходящими и автоматически они не подгоняются. Чтобы визуальная и координатная точность всегда соответствовала размерам окна визуализации необходимо создать метод, корректирующий эти параметры. При событии изменения размеров окна для параметра заднего фона вычисляется вектор масштабирования и спрайт заднего фона корректируется под новые размеры. Для параметра камера вида вновь назначается ширина и высота размера проецирования.
private void Window2D_Resized(object sender, SizeEventArgs e)
{
// Вычисление вектора масштабирования для спрайта заднего фона
float i = (float)Convert.ToDouble(e.Width);
float j = (float)Convert.ToDouble(e.Height);
float x = i / background.GetLocalBounds().Width;
float y = j / background.GetLocalBounds().Height;
// Масштабируем размеры фона под новый размер окна
background.Scale = new SFML.System.Vector2f(x, y);
// Размер угла просмотра (камеры) также подстраиваем
// под новые размеры окна приложения.
// Необходимо для корректировки координат объектов.
var view = new View(new FloatRect(0, 0, e.Width, e.Height));
base.SetView(view);
}
Класс запуска окна игры. Здесь обрабатываются стандартные события приложения нажатия клавиш клавиатуры и нажатия кнопок мыши. Обрабатывается событие взрыва вызывая анимацию взрыва с реальным звуком. Данному классу принадлежит и метод цикла игры Run(...).
class GameProcess
{
// Для звука взрыва в реальном времени
private readonly Sound sound = new Sound();
private readonly Window2D window2D = new Window2D();
private readonly Rocket rocket = new Rocket();
private readonly Asteroid asteroid = new Asteroid();
public GameProcess()
{
window2D.MouseButtonReleased += Window2D_MouseButtonReleased;
window2D.KeyReleased += Window2D_KeyReleased;
rocket.ExplosionEvent += Rocket_ExplosionEvent;
var soundBuffer = new SoundBuffer(Resource.explosion);
sound.SoundBuffer = soundBuffer;
}
private void Rocket_ExplosionEvent(object sender, EventArgs e)
{
sound.Play();
asteroid.StartExplosion();
}
private void Window2D_KeyReleased(object sender, KeyEventArgs e)
{
// При нажатии любой клавиши окно закрывается
((SFML.Graphics.RenderWindow)sender).Close();
}
private void Window2D_MouseButtonReleased(object sender, MouseButtonEventArgs e)
{
// Отправка новых координат объекту ракеты.
// Для расчёта нового направления движения.
rocket.ComputeDirection(new Vector2f(e.X, e.Y));
// Изменение позиции астероида.
asteroid.Position(new Vector2f(e.X, e.Y));
}
// Запуск игры
public void Run()
{
while (window2D.IsOpen == true)
{
// Обработка очереди событий
window2D.DispatchEvents();
// Самым первым рисуем фон
window2D.DrawBG();
// Затем ракету
window2D.Draw(rocket.Draw());
// Астероид должен перекрывать ракету
asteroid.Draw(window2D);
// Показываем кадр всего что подготовлено
window2D.Display();
}
}
}
Класс Program предназначен для запуска приложения посредством входной точки метода Main(). Метод Main() - это начальный и завершающий этапы управления программой, объявлен без параметров. Методом Run()объекта GameWindow запускается бесконечный цикл рендеринга фреймов игры.
class Program
{
static void Main()
{
var GameProcess = new GameProcess();
GameProcess.Run();
}
}
Ниже, в таблице прикреплен файл исходника для скачивания. Исходник написан в интегрированной среде программирования MS Visual Studio 2019.
sfml4.zip
Размер:435 КбайтЗагрузки:1165
Исходный код сетевой карточной игры