Android 實現(xiàn)抖音小游戲潛艇大挑戰(zhàn)的思路詳解
更新時間：2020年04月21日 17:03:48 作者：fundroid_方卓
《潛水艇大挑戰(zhàn)》是抖音上的一款小游戲，最近特別火爆，很多小伙伴都玩過。接下來通過本文給大家分享Android 手擼抖音小游戲潛艇大挑戰(zhàn)的思路,需要的朋友可以參考下
《潛水艇大挑戰(zhàn)》是抖音上的一款小游戲，以面部識別來驅(qū)動潛艇通過障礙物，最近特別火爆，相信很多人都玩過。
一時興起自己用Android自定義View也擼了一個，發(fā)現(xiàn)只要有好的創(chuàng)意，不用高深的技術照樣可以開發(fā)出好玩的應用。開發(fā)過程現(xiàn)拿出來與大家分享一下。
項目地址：
https://github.com/vitaviva/ugame
基本思路
整個游戲視圖可以分成三層：
- camera（相機）：處理相機的preview以及人臉識別
- background（后景）：處理障礙物相關邏輯
- foreground（前景）：處理潛艇相關
代碼也是按上面三個層面組織的，游戲界面的布局可以簡單理解為三層視圖的疊加，然后在各層視圖中完成相關工作
<FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent"> <!-- 相機 --> <TextureView android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent"/> <!-- 后景 --> <com.my.ugame.bg.BackgroundView android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent"/> <!-- 前景 --> <com.my.ugame.fg.ForegroundView android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent"/> </Framelayout>
開發(fā)中會涉及以下技術的使用，沒有高精尖、都是大路貨：
- 相機：使用Camera2完成相機的預覽和人臉識別
- 自定義View：定義并控制障礙物和潛艇
- 屬性動畫：控制障礙物和潛艇的移動及各種動效
少啰嗦，先看東西！下面介紹各部分代碼的實現(xiàn)。
后景（Background）Bar
首先定義障礙物基類Bar，主要負責是將bitmap資源繪制到指定區(qū)域。由于障礙物從屏幕右側(cè)定時刷新時的高度隨機，所以其繪制區(qū)域的x、y、w、h需要動態(tài)設置
/**
* 障礙物基類
*/
sealed class Bar(context: Context) {
protected open val bmp = context.getDrawable(R.mipmap.bar)!!.toBitmap()
protected abstract val srcRect: Rect
private lateinit var dstRect: Rect
private val paint = Paint()
var h = 0F
set(value) {
field = value
dstRect = Rect(0, 0, w.toInt(), h.toInt())
}
var w = 0F
set(value) {
field = value
dstRect = Rect(0, 0, w.toInt(), h.toInt())
}
var x = 0F
set(value) {
view.x = value
field = value
}
val y
get() = view.y
internal val view by lazy {
BarView(context) {
it?.apply {
drawBitmap(
bmp,
srcRect,
dstRect,
paint
)
}
}
}
}
internal class BarView(context: Context?, private val block: (Canvas?) -> Unit) :
View(context) {
override fun onDraw(canvas: Canvas?) {
block((canvas))
}
}
障礙物分為上方和下方兩種，由于使用了同一張資源，所以繪制時要區(qū)別對待，因此定義了兩個子類：UpBar和DnBar
/**
* 屏幕上方障礙物
*/
class UpBar(context: Context, container: ViewGroup) : Bar(context) {
private val _srcRect by lazy(LazyThreadSafetyMode.NONE) {
Rect(0, (bmp.height * (1 - (h / container.height))).toInt(), bmp.width, bmp.height)
}
override val srcRect: Rect
get() = _srcRect
}
下方障礙物的資源旋轉(zhuǎn)180度后繪制
/**
* 屏幕下方障礙物
*/
class DnBar(context: Context, container: ViewGroup) : Bar(context) {
override val bmp = super.bmp.let {
Bitmap.createBitmap(
it, 0, 0, it.width, it.height,
Matrix().apply { postRotate(-180F) }, true
)
}
private val _srcRect by lazy(LazyThreadSafetyMode.NONE) {
Rect(0, 0, bmp.width, (bmp.height * (h / container.height)).toInt())
}
override val srcRect: Rect
get() = _srcRect
}
BackgroundView
接下來創(chuàng)建后景的容器BackgroundView，容器用來定時地創(chuàng)建、并移動障礙物。
通過列表barsList管理當前所有的障礙物，onLayout中，將障礙物分別布局到屏幕上方和下方
/**
* 后景容器類
*/
class BackgroundView(context: Context, attrs: AttributeSet?) : FrameLayout(context, attrs) {
internal val barsList = mutableListOf<Bars>()
override fun onLayout(changed: Boolean, left: Int, top: Int, right: Int, bottom: Int) {
barsList.flatMap { listOf(it.up, it.down) }.forEach {
val w = it.view.measuredWidth
val h = it.view.measuredHeight
when (it) {
is UpBar -> it.view.layout(0, 0, w, h)
else -> it.view.layout(0, height - h, w, height)
}
}
}
提供兩個方法start和stop，控制游戲的開始和結(jié)束：
- 游戲結(jié)束時，要求所有障礙物停止移動。
- 游戲開始后會通過
Timer，定時刷新障礙物
/**
* 游戲結(jié)束，停止所有障礙物的移動
*/
@UiThread
fun stop() {
_timer.cancel()
_anims.forEach { it.cancel() }
_anims.clear()
}
/**
* 定時刷新障礙物：
* 1. 創(chuàng)建
* 2. 添加到視圖
* 3. 移動
*/
@UiThread
fun start() {
_clearBars()
Timer().also { _timer = it }.schedule(object : TimerTask() {
override fun run() {
post {
_createBars(context, barsList.lastOrNull()).let {
_addBars(it)
_moveBars(it)
}
}
}
}, FIRST_APPEAR_DELAY_MILLIS, BAR_APPEAR_INTERVAL_MILLIS
)
}
/**
* 游戲重啟時，清空障礙物
*/
private fun _clearBars() {
barsList.clear()
removeAllViews()
}
刷新障礙物
障礙物的刷新經(jīng)歷三個步驟：
- 創(chuàng)建：上下兩個為一組創(chuàng)建障礙物
- 添加：將對象添加到barsList，同時將View添加到容器
- 移動：通過屬性動畫從右側(cè)移動到左側(cè)，并在移出屏幕后刪除
創(chuàng)建障礙物時會為其設置隨機高度，隨機不能太過，要以前一個障礙物為基礎進行適當調(diào)整，保證隨機的同時兼具連貫性
/**
* 創(chuàng)建障礙物（上下兩個為一組）
*/
private fun _createBars(context: Context, pre: Bars?) = run {
val up = UpBar(context, this).apply {
h = pre?.let {
val step = when {
it.up.h >= height - _gap - _step -> -_step
it.up.h <= _step -> _step
_random.nextBoolean() -> _step
else -> -_step
}
it.up.h + step
} ?: _barHeight
w = _barWidth
}
val down = DnBar(context, this).apply {
h = height - up.h - _gap
w = _barWidth
}
Bars(up, down)
}
/**
* 添加到屏幕
*/
private fun _addBars(bars: Bars) {
barsList.add(bars)
bars.asArray().forEach {
addView(
it.view,
ViewGroup.LayoutParams(
it.w.toInt(),
it.h.toInt()
)
)
}
}
/**
* 使用屬性動畫移動障礙物
*/
private fun _moveBars(bars: Bars) {
_anims.add(
ValueAnimator.ofFloat(width.toFloat(), -_barWidth)
.apply {
addUpdateListener {
bars.asArray().forEach { bar ->
bar.x = it.animatedValue as Float
if (bar.x + bar.w <= 0) {
post { removeView(bar.view) }
}
}
}
duration = BAR_MOVE_DURATION_MILLIS
interpolator = LinearInterpolator()
start()
})
}
}
前景（Foreground）
Boat
定會潛艇類Boat，創(chuàng)建自定義View，并提供方法移動到指定坐標
/**
* 潛艇類
*/
class Boat(context: Context) {
internal val view by lazy { BoatView(context) }
val h
get() = view.height.toFloat()
val w
get() = view.width.toFloat()
val x
get() = view.x
val y
get() = view.y
/**
* 移動到指定坐標
*/
fun moveTo(x: Int, y: Int) {
view.smoothMoveTo(x, y)
}
}
BoatView
自定義View中完成以下幾個事情
- 通過兩個資源定時切換，實現(xiàn)探照燈閃爍的效果
- 通過OverScroller讓移動過程更加順滑
- 通過一個Rotation Animation，讓潛艇在移動時可以調(diào)轉(zhuǎn)角度，更加靈動
internal class BoatView(context: Context?) : AppCompatImageView(context) {
private val _scroller by lazy { OverScroller(context) }
private val _res = arrayOf(
R.mipmap.boat_000,
R.mipmap.boat_002
)
private var _rotationAnimator: ObjectAnimator? = null
private var _cnt = 0
set(value) {
field = if (value > 1) 0 else value
}
init {
scaleType = ScaleType.FIT_CENTER
_startFlashing()
}
private fun _startFlashing() {
postDelayed({
setImageResource(_res[_cnt++])
_startFlashing()
}, 500)
}
override fun computeScroll() {
super.computeScroll()
if (_scroller.computeScrollOffset()) {
x = _scroller.currX.toFloat()
y = _scroller.currY.toFloat()
// Keep on drawing until the animation has finished.
postInvalidateOnAnimation()
}
}
/**
* 移動更加順換
*/
internal fun smoothMoveTo(x: Int, y: Int) {
if (!_scroller.isFinished) _scroller.abortAnimation()
_rotationAnimator?.let { if (it.isRunning) it.cancel() }
val curX = this.x.toInt()
val curY = this.y.toInt()
val dx = (x - curX)
val dy = (y - curY)
_scroller.startScroll(curX, curY, dx, dy, 250)
_rotationAnimator = ObjectAnimator.ofFloat(
this,
"rotation",
rotation,
Math.toDegrees(atan((dy / 100.toDouble()))).toFloat()
).apply {
duration = 100
start()
}
postInvalidateOnAnimation()
}
}
ForegroundView
- 通過boat成員持有潛艇對象，并對其進行控制
- 實現(xiàn)CameraHelper.FaceDetectListener根據(jù)人臉識別的回調(diào)，移動潛艇到指定位置
- 游戲開始時，創(chuàng)建潛艇并做開場動畫
/**
* 前景容器類
*/
class ForegroundView(context: Context, attrs: AttributeSet?) : FrameLayout(context, attrs),
CameraHelper.FaceDetectListener {
private var _isStop: Boolean = false
internal var boat: Boat? = null
/**
* 游戲停止，潛艇不再移動
*/
@MainThread
fun stop() {
_isStop = true
}
/**
* 接受人臉識別的回調(diào)，移動位置
*/
override fun onFaceDetect(faces: Array<Face>, facesRect: ArrayList<RectF>) {
if (_isStop) return
if (facesRect.isNotEmpty()) {
boat?.run {
val face = facesRect.first()
val x = (face.left - _widthOffset).toInt()
val y = (face.top + _heightOffset).toInt()
moveTo(x, y)
}
_face = facesRect.first()
}
}
}
開場動畫
游戲開始時，將潛艇通過動畫移動到起始位置，即y軸的二分之一處
/**
* 游戲開始時通過動畫進入
*/
@MainThread
fun start() {
_isStop = false
if (boat == null) {
boat = Boat(context).also {
post {
addView(it.view, _width, _width)
AnimatorSet().apply {
play(
ObjectAnimator.ofFloat(
it.view,
"y",
0F,
this@ForegroundView.height / 2f
)
).with(
ObjectAnimator.ofFloat(it.view, "rotation", 0F, 360F)
)
doOnEnd { _ -> it.view.rotation = 0F }
duration = 1000
}.start()
}
}
}
}
相機（Camera）
相機部分主要有TextureView和CameraHelper組成。TextureView提供給Camera承載preview；工具類CameraHelper主要完成以下功能：
- 開啟相機：通過CameraManger代開攝像頭
- 攝像頭切換：切換前后置攝像頭，
- 預覽：獲取Camera提供的可預覽尺寸，并適配TextureView顯示
- 人臉識別：檢測人臉位置，進行TestureView上的坐標變換
相機硬件提供的可預覽尺寸與屏幕實際尺寸（即TextureView尺寸）可能不一致，所以需要在相機初始化時，選取最合適的PreviewSize，避免TextureView上發(fā)生畫面拉伸等異常
class CameraHelper(val mActivity: Activity, private val mTextureView: TextureView) {
private lateinit var mCameraManager: CameraManager
private var mCameraDevice: CameraDevice? = null
private var mCameraCaptureSession: CameraCaptureSession? = null
private var canExchangeCamera = false //是否可以切換攝像頭
private var mFaceDetectMatrix = Matrix() //人臉檢測坐標轉(zhuǎn)換矩陣
private var mFacesRect = ArrayList<RectF>() //保存人臉坐標信息
private var mFaceDetectListener: FaceDetectListener? = null //人臉檢測回調(diào)
private lateinit var mPreviewSize: Size
/**
* 初始化
*/
private fun initCameraInfo() {
mCameraManager = mActivity.getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE) as CameraManager
val cameraIdList = mCameraManager.cameraIdList
if (cameraIdList.isEmpty()) {
mActivity.toast("沒有可用相機")
return
}
//獲取攝像頭方向
mCameraSensorOrientation =
mCameraCharacteristics.get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION)!!
//獲取StreamConfigurationMap，它是管理攝像頭支持的所有輸出格式和尺寸
val configurationMap =
mCameraCharacteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)!!
val previewSize = configurationMap.getOutputSizes(SurfaceTexture::class.java) //預覽尺寸
// 當屏幕為垂直的時候需要把寬高值進行調(diào)換，保證寬大于高
mPreviewSize = getBestSize(
mTextureView.height,
mTextureView.width,
previewSize.toList()
)
//根據(jù)preview的size設置TextureView
mTextureView.surfaceTexture.setDefaultBufferSize(mPreviewSize.width, mPreviewSize.height)
mTextureView.setAspectRatio(mPreviewSize.height, mPreviewSize.width)
}
選取preview尺寸的原則與TextureView的長寬比盡量一致，且面積盡量接近。
private fun getBestSize(
targetWidth: Int,
targetHeight: Int,
sizeList: List<Size>
): Size {
val bigEnough = ArrayList<Size>() //比指定寬高大的Size列表
val notBigEnough = ArrayList<Size>() //比指定寬高小的Size列表
for (size in sizeList) {
//寬高比 == 目標值寬高比
if (size.width == size.height * targetWidth / targetHeight
) {
if (size.width >= targetWidth && size.height >= targetHeight)
bigEnough.add(size)
else
notBigEnough.add(size)
}
}
//選擇bigEnough中最小的值 或 notBigEnough中最大的值
return when {
bigEnough.size > 0 -> Collections.min(bigEnough, CompareSizesByArea())
notBigEnough.size > 0 -> Collections.max(notBigEnough, CompareSizesByArea())
else -> sizeList[0]
}
initFaceDetect()
}
initFaceDetect()用來進行人臉的Matrix初始化，后文介紹
人臉識別
為相機預覽，創(chuàng)建一個CameraCaptureSession對象，會話通過CameraCaptureSession.CaptureCallback返回TotalCaptureResult，通過參數(shù)可以讓其中包括人臉識別的相關信息
/**
* 創(chuàng)建預覽會話
*/
private fun createCaptureSession(cameraDevice: CameraDevice) {
// 為相機預覽，創(chuàng)建一個CameraCaptureSession對象
cameraDevice.createCaptureSession(
arrayListOf(surface),
object : CameraCaptureSession.StateCallback() {
override fun onConfigured(session: CameraCaptureSession) {
mCameraCaptureSession = session
session.setRepeatingRequest(
captureRequestBuilder.build(),
mCaptureCallBack,
mCameraHandler
)
}
},
mCameraHandler
)
}
private val mCaptureCallBack = object : CameraCaptureSession.CaptureCallback() {
override fun onCaptureCompleted(
session: CameraCaptureSession,
request: CaptureRequest,
result: TotalCaptureResult
) {
super.onCaptureCompleted(session, request, result)
if (mFaceDetectMode != CaptureRequest.STATISTICS_FACE_DETECT_MODE_OFF)
handleFaces(result)
}
}
通過mFaceDetectMatrix對人臉信息進行矩陣變化，確定人臉坐標以使其準確應用到TextureView。
/**
* 處理人臉信息
*/
private fun handleFaces(result: TotalCaptureResult) {
val faces = result.get(CaptureResult.STATISTICS_FACES)!!
mFacesRect.clear()
for (face in faces) {
val bounds = face.bounds
val left = bounds.left
val top = bounds.top
val right = bounds.right
val bottom = bounds.bottom
val rawFaceRect =
RectF(left.toFloat(), top.toFloat(), right.toFloat(), bottom.toFloat())
mFaceDetectMatrix.mapRect(rawFaceRect)
var resultFaceRect = if (mCameraFacing == CaptureRequest.LENS_FACING_FRONT) {
rawFaceRect
} else {
RectF(
rawFaceRect.left,
rawFaceRect.top - mPreviewSize.width,
rawFaceRect.right,
rawFaceRect.bottom - mPreviewSize.width
)
}
mFacesRect.add(resultFaceRect)
}
mActivity.runOnUiThread {
mFaceDetectListener?.onFaceDetect(faces, mFacesRect)
}
}
最后，在UI線程將包含人臉坐標的Rect通過回調(diào)傳出：
mActivity.runOnUiThread {
mFaceDetectListener?.onFaceDetect(faces, mFacesRect)
}
FaceDetectMatrix
mFaceDetectMatrix是在獲取PreviewSize之后創(chuàng)建的
/**
* 初始化人臉檢測相關信息
*/
private fun initFaceDetect() {
val faceDetectModes =
mCameraCharacteristics.get(CameraCharacteristics.STATISTICS_INFO_AVAILABLE_FACE_DETECT_MODES) //人臉檢測的模式
mFaceDetectMode = when {
faceDetectModes!!.contains(CaptureRequest.STATISTICS_FACE_DETECT_MODE_FULL) -> CaptureRequest.STATISTICS_FACE_DETECT_MODE_FULL
faceDetectModes!!.contains(CaptureRequest.STATISTICS_FACE_DETECT_MODE_SIMPLE) -> CaptureRequest.STATISTICS_FACE_DETECT_MODE_FULL
else -> CaptureRequest.STATISTICS_FACE_DETECT_MODE_OFF
}
if (mFaceDetectMode == CaptureRequest.STATISTICS_FACE_DETECT_MODE_OFF) {
mActivity.toast("相機硬件不支持人臉檢測")
return
}
val activeArraySizeRect =
mCameraCharacteristics.get(CameraCharacteristics.SENSOR_INFO_ACTIVE_ARRAY_SIZE)!! //獲取成像區(qū)域
val scaledWidth = mPreviewSize.width / activeArraySizeRect.width().toFloat()
val scaledHeight = mPreviewSize.height / activeArraySizeRect.height().toFloat()
val mirror = mCameraFacing == CameraCharacteristics.LENS_FACING_FRONT
mFaceDetectMatrix.setRotate(mCameraSensorOrientation.toFloat())
mFaceDetectMatrix.postScale(if (mirror) -scaledHeight else scaledHeight, scaledWidth)// 注意交換width和height的位置！
mFaceDetectMatrix.postTranslate(
mPreviewSize.height.toFloat(),
mPreviewSize.width.toFloat()
)
}
控制類（GameController）
三大視圖層組裝完畢，最后需要一個總控類，對游戲進行邏輯控制
GameController
主要完成以下工作：
- 控制游戲的開啟/停止
- 計算游戲的當前得分
- 檢測潛艇的碰撞
- 對外（Activity或者Fragment等）提供游戲狀態(tài)監(jiān)聽的接口
游戲開始時進行相機的初始化，創(chuàng)建GameHelper類并建立setFaceDetectListener回調(diào)到ForegroundView
class GameController(
private val activity: AppCompatActivity,
private val textureView: AutoFitTextureView,
private val bg: BackgroundView,
private val fg: ForegroundView
) {
private var camera2HelperFace: CameraHelper? = null
/**
* 相機初始化
*/
private fun initCamera() {
cameraHelper ?: run {
cameraHelper = CameraHelper(activity, textureView).apply {
setFaceDetectListener(object : CameraHelper.FaceDetectListener {
override fun onFaceDetect(faces: Array<Face>, facesRect: ArrayList<RectF>) {
if (facesRect.isNotEmpty()) {
fg.onFaceDetect(faces, facesRect)
}
}
})
}
}
}
游戲狀態(tài)
定義GameState，對外提供狀態(tài)的監(jiān)聽。目前支持三種狀態(tài)
- Start：游戲開始
- Over：游戲結(jié)束
- Score：游戲得分
sealed class GameState(open val score: Long) {
object Start : GameState(0)
data class Over(override val score: Long) : GameState(score)
data class Score(override val score: Long) : GameState(score)
}
可以在stop、start的時候，更新狀態(tài)
/**
* 游戲狀態(tài)
*/
private val _state = MutableLiveData<GameState>()
internal val gameState: LiveData<GameState>
get() = _state
/**
* 游戲停止
*/
fun stop() {
bg.stop()
fg.stop()
_state.value = GameState.Over(_score)
_score = 0L
}
/**
* 游戲再開
*/
fun start() {
initCamera()
fg.start()
bg.start()
_state.value = GameState.Start
handler.postDelayed({
startScoring()
}, FIRST_APPEAR_DELAY_MILLIS)
}
計算得分
游戲啟動時通過startScoring開始計算得分并通過GameState上報。
目前的規(guī)則設置很簡單，存活時間即游戲得分
/**
* 開始計分
*/
private fun startScoring() {
handler.postDelayed(
{
fg.boat?.run {
bg.barsList.flatMap { listOf(it.up, it.down) }
.forEach { bar ->
if (isCollision(
bar.x, bar.y, bar.w, bar.h,
this.x, this.y, this.w, this.h
)
) {
stop()
return@postDelayed
}
}
}
_score++
_state.value = GameState.Score(_score)
startScoring()
}, 100
)
}
檢測碰撞
isCollision根據(jù)潛艇和障礙物當前位置，計算是否發(fā)生了碰撞，發(fā)生碰撞則GameOver
/**
* 碰撞檢測
*/
private fun isCollision(
x1: Float,
y1: Float,
w1: Float,
h1: Float,
x2: Float,
y2: Float,
w2: Float,
h2: Float
): Boolean {
if (x1 > x2 + w2 || x1 + w1 < x2 || y1 > y2 + h2 || y1 + h1 < y2) {
return false
}
return true
}
Activity
Activity的工作簡單：
- 權限申請：動態(tài)申請Camera權限
- 監(jiān)聽游戲狀態(tài)：創(chuàng)建GameController，并監(jiān)聽GameState狀態(tài)
private fun startGame() {
PermissionUtils.checkPermission(this, Runnable {
gameController.start()
gameController.gameState.observe(this, Observer {
when (it) {
is GameState.Start ->
score.text = "DANGER\nAHEAD"
is GameState.Score ->
score.text = "${it.score / 10f} m"
is GameState.Over ->
AlertDialog.Builder(this)
.setMessage("游戲結(jié)束！成功推進 ${it.score / 10f} 米! ")
.setNegativeButton("結(jié)束游戲") { _: DialogInterface, _: Int ->
finish()
}.setCancelable(false)
.setPositiveButton("再來一把") { _: DialogInterface, _: Int ->
gameController.start()
}.show()
}
})
})
}
最后
項目結(jié)構很清晰，用到的大都是常規(guī)技術，即使是新入坑Android的同學看起來也不費力。在現(xiàn)有基礎上還可以通過添加BGM、增加障礙物種類等，進一步提高游戲性。喜歡的話留個star鼓勵一下作者吧 ^^
https://github.com/vitaviva/ugame
到此這篇關于Android 實現(xiàn)抖音小游戲潛艇大挑戰(zhàn)的思路詳解的文章就介紹到這了,更多相關android 抖音游戲潛艇大挑戰(zhàn)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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