265行JavaScript代码的第一人称3D H5游戏Demo【个人总结1】

　　本文目的是分解前面的代码。其实，它得逻辑很清楚，只是对于我这种只是用过 Canvas 画线（用过 Fabric.js Canvas库）的人来说，这个还是很复杂的。我研究这个背景天空也是搞了一天，下面就是只加载天空的代码及分析。

在线效果点击：http://1.codemo2.sinaapp.com/3d_demo_265line/index.html   【可以用键盘“左右”键控制】【手机浏览器触控有些异常】

　　原理大概就是：

1. 创建主循环

2. 主循环内重复调用绘制方法

3. 绘制方法: 针对 Player 的位置和方向，绘制背景图

 　　其中用到了 H5 的 requestAnimationFrame（callback），bind(this, argu，...) 比较难以理解的函数。

　　Player 是人物，含有平面x,y位置和方向三个特性；Controls 用来响应键盘和触屏操作；Map 是背景图还有后面的墙壁；Camera 是最重要的摄像机，用来绘制我们看到的炫酷图像；GameLoop 是整个程序的入口，一直循环调用 Camera 刷新绘制图形。

一、主循环

程序入口是

var loop = new GameLoop();
loop.start(function frame(seconds){});　　//将 frame(secondes) 函数赋值给 GameLoop 对象的callback

    GameLoop.prototype.start = function(callback) {
        this.callback = callback;
        requestAnimationFrame(this.frame);
    }

紧接着在 loop.start() 里立即调用 requestAnimationFrame(this.frame); 通知浏览器 loop.frame 函数要播放动画。

看看 loop.frame() 里面都干了啥：

GameLoop.prototype.frame = function(time){
        var seconds = (time - this.lastTime) / 1000;
        this.lastTime = time;
        if (seconds < 0.2) this.callback(seconds);　　　//【this.callback在loop.start之后才被赋值为function frame(seconds){}】
        requestAnimationFrame(this.frame);　　//调用自己，产生无限循环；requestAnimationFrame 用法类似 setTimeout()  

}

注意：要区分清楚 this.callback(argu) 函数和 this.frame(argu) 。

其中，this.callback(seconds); 调用 传给 loop.start() 的这个 函数：

    loop.start(function frame(seconds){
        player.update(controls.states, map, seconds);　　//更新 player 的面向、地图/背景图
        camera.render(player, map);　　　　　　　　　　　//绘制 player 和地图/背景图
    });

下面就是如何更新和绘制 player 和地图/背景图了。

---

二、Player和地图更新及绘制

　　player.update(controls.states, map, seconds);　　//更新 player 的面向、地图/背景图

　　player 对象去读取全局变量 controls （里面记录着用户是否点击上下左右按键或触屏事件），如果用户按了【左】键，player 的 面向就发生改变。代码：

    Player.prototype.update = function(controls, map, seconds){
        if (controls.left) {this.rotate(-Math.PI * seconds)};
        if (controls.right) this.rotate(Math.PI * seconds);
    }

　　其中controls 监听键盘和触控事件，遇到 keydown/keyup/touchstart等事件，调用事件响应函数，将触屏事件转化为键盘值，再转化为 Player 的【左右转动和前后移动】并更新 player 的状态。（代码多且简单，此处不列）

　　接下来是真正的绘制背景了。      camera.render(player, map);　　　　　　　　　　　//绘制 player 和地图/背景图

　　我们来看看 camera.render() 函数的实现：

　function Camera(canvas, resolution , focalLength){
        this.ctx = canvas.getContext('2d');
        this.width = canvas.width = window.innerWidth * 0.5;
        this.height = canvas.height = window.innerHeight * 0.5;
        this.resolution = resolution;
        this.spacing = this.width / resolution;
        this.focalLength = focalLength || 0.8;
        this.range = MOBILE ? 8 : 14;
        this.lightRange = 5;
        this.scale = (this.width + this.height) / 1200;
    }

    Camera.prototype.render = function(player, map){
        this.drawSky(player.direction, map.skybox, map.light);　　//player的面向，地图背景图，地图环境光
    }

　Camera.prototype.drawSky = function(direction, sky, ambient){
        var width = sky.width * (this.height / sky.height) * 2;　　//保持背景图宽高比的同时，将图重复左右拼接
        var left = (direction / CIRCLE) * -width;

        this.ctx.save();
        this.ctx.drawImage(sky.image, left, 0, width, this.height);　　//调用 Canvas 2d 的 drawImage()
        if (left < width - this.width) {
          this.ctx.drawImage(sky.image, left + width, 0, width, this.height);　　
        }
        this.ctx.restore();
    }

　　这里看不懂了。。。为何 left  是个 负数？　　

　　

三、背景图的拼接显示

　　想了三天终于想清楚了，关键点是 HTML5 Canvas 的 drawImage(img,x,y,width,height) 函数没有理解清楚。平时使用 drawImage() 时，参数均是正数，没有思考当5个参数时 x, y 为负数时的含义。x , y 的准确意义是【在画布上的 x ,y 处定位图像】。当 x, y 为负数时，即说明在画布的 -100，-100 处开始绘制原图，简单说就是，原图的左上角被隐藏了。见图1：

<img id="tulip" src="flower.jpg" width="400" height="266" />
<canvas id="myCanvas" width="800" height="300" />


var c=document.getElementById("myCanvas");
var ctx=c.getContext("2d");
var img=document.getElementById("tulip");
ctx.drawImage(img,-400,-133,800,266);　　//img,x,y,width,height
//先拉伸原图，再隐藏部分区域
//结果见图1

var c=document.getElementById("myCanvas");
var ctx=c.getContext("2d");
var img=document.getElementById("tulip");
ctx.drawImage(img,0,0,800,266);　　//img,x,y,width,height

//拉伸原图
//结果见图2

var c=document.getElementById("myCanvas");
var ctx=c.getContext("2d");
var img=document.getElementById("tulip");
ctx.drawImage(img,-400,0,800,266);//绘制被拉伸2倍后图片的左半边，这时画布右半边是空白
ctx.drawImage(img,400,0,800,266);//接着绘制画布右半边，内容还是被拉伸后的图片
//画布上显示的结果就是原图的首尾（左右）连接了起来
//同理，本文的背景星空图也就是这样首尾连接起来的 
//结果见图3

    

图1 drawImage第23参数为负隐藏部分图片   图2 drawImage的width参数为原图片两倍_自动拉伸图片  图3 使用drawImage将原图左右连接起来

      

 回头再看看

Camera.prototype.drawSky = function(direction, sky, ambient){
        var width = sky.width * (this.height / sky.height) * 2;　　//保持背景图宽高比的同时，将图重复左右拼接
        var left = (direction / CIRCLE) * -width;　　　　　　　　　

        this.ctx.save();
        this.ctx.drawImage(sky.image, left, 0, width, this.height);　　//调用 Canvas 2d 的 drawImage()
        if (left < width - this.width) {
          this.ctx.drawImage(sky.image, left + width, 0, width, this.height);　　
        }
        this.ctx.restore();
    }

其中 CIRCLE 是定义为 2*Math.PI 的常量，direction 前面也有说明 等于 (this.direction + angle + CIRCLE) % (CIRCLE);  即永远在 0 ~ 2Pi 之间，所以 (direction / CIRCLE) 也永远在 0~1 之间，于是

left = (direction / CIRCLE) * -width 也就在 （-width , 0）之间。

下面是我用PPT画的说明图，这就能解释为何 left 为负数，width 要用原图宽度乘以2了。

---

<!--

1. draw sky




-->

<!doctype html>
<html>
  <head>
      <meta charset="utf-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=no">
    <title>Raycaster Demo - PlayfulJS</title>
  </head>
  <body style='background: #000; margin: 0; padding: 0;  100%; height: 100%;'>
    <canvas id='display' width='1' height='1' style=' 100%; height: 100%;' />

    <script>

    var CIRCLE = Math.PI * 2;
    var MOBILE = /Android|webOS|iPhone|iPad|iPod|BlackBerry/i.test(navigator.userAgent)

    function Controls(){
        this.codes  = { 37: 'left', 39: 'right', 38: 'forward', 40: 'backward' };
        this.states = { 'left': false, 'right': false, 'forward': false, 'backward': false };
        document.addEventListener('keydown', this.onKey.bind(this, true), false);
        document.addEventListener('keyup', this.onKey.bind(this, false), false);
        document.addEventListener('touchstart', this.onTouch.bind(this), false);
        document.addEventListener('touchmove', this.onTouch.bind(this), false);
        document.addEventListener('toucheend', this.onTouchEnd.bind(this), false);
    }

    Controls.prototype.onTouch = function(e){
        var t = e.touches[0];
        this.onTouchEnd(e);
        if (t.pageY < window.innerHeight * 0.5) this.onKey(true, { keyCode: 38 });
        else if (t.pageX < window.innerWidth * 0.5) this.onKey(true, { keyCode: 37 });
        else if (t.pageY > window.innerWidth * 0.5) this.onKey(true, { keyCode: 39 });
    }

    Controls.prototype.onTouchEnd = function(e){
        this.states = { 'left': false, 'right': false, 'forward': false, 'backward': false };
        e.preventDefault();
        e.stopPropagation();
    }

    Controls.prototype.onKey = function(val,e){
        var state = this.codes[e.keyCode];
        if (typeof state === 'undefined') return;
        this.states[state] = val;
        e.preventDefault && e.preventDefault();
        e.stopPropagation && e.stopPropagation();
        // console.log(e.keyCode);
    }

    function Bitmap(url, width, height){
        this.image = new Image();
        this.image.src = url;
        this.width = width;
        this.height = height;
    }
    function Map(){
        this.skybox = new Bitmap('assets/deathvalley_panorama.jpg', 2000, 750);
    }

    function Player(x, y, direction){
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.direction = direction;
    }

    //弧度制
    Player.prototype.rotate = function(angle){
        console.log(angle);
        this.direction = (this.direction + angle + CIRCLE) % (CIRCLE);
    }

    Player.prototype.update = function(controls, map, seconds){
        if (controls.left) {this.rotate(-Math.PI * seconds)};
        if (controls.right) this.rotate(Math.PI * seconds);
        // console.log("sdf");
    }

    

    //http://www.ituring.com.cn/article/50019
    //camera renderer scene
    //resolution : 分辨率
    function Camera(canvas, resolution , focalLength){
        this.ctx = canvas.getContext('2d');
        this.width = canvas.width = window.innerWidth * 0.5;
        this.height = canvas.height = window.innerHeight * 0.5;
        this.resolution = resolution;
        this.spacing = this.width / resolution;
        this.focalLength = focalLength || 0.8;
        this.range = MOBILE ? 8 : 14;
        this.lightRange = 5;
        this.scale = (this.width + this.height) / 1200;
    }

    Camera.prototype.render = function(player, map){
        this.drawSky(player.direction, map.skybox, map.light);
    }

    //ambient: environment light
    Camera.prototype.drawSky = function(direction, sky, ambient){
        var width = sky.width * (this.height / sky.height) * 2;
        var left = (direction / CIRCLE) * -width;

        this.ctx.save();
        this.ctx.drawImage(sky.image, left, 0, width, this.height);
        if (left < width - this.width) {
          this.ctx.drawImage(sky.image, left + width, 0, width, this.height);
        }
        this.ctx.restore();
    }

    function GameLoop(){
        // this.start = 
        this.lastTime = 0;        //control FPS
        this.frame = this.frame.bind(this);
        this.callback = function(){};        //place holder
    }


    //requestAnimationFrame make borswer start animate,argu is callbadk
    GameLoop.prototype.start = function(callback) {
        this.callback = callback;
        requestAnimationFrame(this.frame);
        // body...
    }

    GameLoop.prototype.frame = function(time){
        var seconds = (time - this.lastTime) / 1000;
        this.lastTime = time;
        if (seconds < 0.2) this.callback(seconds);
        requestAnimationFrame(this.frame);
    }


    var display = document.getElementById('display');
    var player  = new Player(15.3, -1.2, Math.PI * 0.3);
    var camera = new Camera(display, MOBILE ? 160 : 320, 0.8);
    var map = new Map();
    var controls = new Controls();
    var loop = new GameLoop();

    loop.start(function frame(seconds){
        //update map
        // update player
        player.update(controls.states, map, seconds);
        // console.log("refresh..");
        camera.render(player, map);
    });



    </script>
  </body>
</html>

参考：http://www.ituring.com.cn/article/48955#  有关3D Camera