LabWindows/CVI虚拟仪器设计技术场景与游戏设计之： 下雪场景

admin

4.3 下雪场景
        4.3.1 下雪场景设计方法
        动画场景（背景）在动画以及游戏设计中起到烘托角色和渲染气氛的作用。动画场景分为场景和背景两部分，场景是角色可以穿行其中的活动场面或自然景观；背景是起烘托和渲染作用的角色背后的景色。场景是动画设计过程当中不可缺少的一部分，在某种意义上，场景可以决定整个动画及游戏的风格。场景设计所涉及的面很广，要找到场景与整体风格的切入点，达到情节的和谐统一。
         
        动画场景的创意设计与其他创意设计有相似的过程和方法。在创意前要做周密的设计和准备，即使创意不同凡响，也要使创意循着一个确定目标去发展。动画场景的创意设计是整个动画创意的一部分，应以整体效果为最终目标来思考和把握。实际上，动画场景设计的所有创意要建立在理解动画情境的基础上，动画设计师应不断与程序设计者在整体构思上保持一致，保证创意的完整性和协调性。
         
        从时间上讲，场景艺术也就是时间艺术，在心理空间中营造物理空间的虚拟造型和概念，根据动画及游戏来调节场景的大小、高度等。而动画场景的运动性是建立在时间和空间的基础上的，空间中的角色和物体由于速度的变化而引起的位移和变形，设计者可以充分发挥想象的空间，制造出高水平的视觉效果。
         
        在LabWindows/CVI 程序开发中，场景制作无疑是一个非常重要的环节，对于一些注重细节的用户来说，美观的界面，动态的效果无疑能大大提高软件的亲和力。对于下雪场景大家都不会陌生，用程序代码来控制雪花的下落与堆积也是比较有意思的，其原理并不复杂。先将背景设置为黑色，随机画出许多白点（雪花），然后使这些雪花不断地向下移动，并在底部形成堆积效果，随时间的流失逐渐融化，循环往复，一个下雪场景就完成了。
         
        4.3.2 下雪场景程序设计
        （1）面板设计
        编写一个下雪场景效果程序，背景设置为黑色，随机产生白色的雪花，随时间的流失不断下落，堆积到地上，雪层不断加厚，但雪层也会随之部分融化，产生一种比较逼真的效果。背景采用Canvas 控件，雪花由CanvasDrawPoint 函数实现，雪花下落由异步定时器控制。面板设计如图4-7 所示，面板中主要控件属性设置如表4-5 所示。

       

        图4-7 下雪场景面板

         
        表4-5 控件属性设置表

常量名	控件类型	控件的主要属性
PANEL	Panel	标题：下雪场景回调函数：PanelCB
CANVAS	Canvas	（ 下雪场景背景）

         
        （2）程序源代码
        //头文件声明
        #include "toolbox.h"  
        #include "asynctmr.h"  
        #include <utility.h>  
        #include <ansi_c.h>  
        #include "下雪场景.h"  
        //全局静态变量
        static int TimerID;  
        static int panelHandle;  
        static int Snow[1000][3];  
        static int PWidth;  
        static int PHeight;  
        //声明异步定时器
        int CVICALLBACK timer (int reserved, int timerId, int event, void *callbackData, int eventData1, int eventData2);  
        //主函数
        int main (int argc, char *argv[])  
        {  
        int i;  
        if (InitCVIRTE (0, argv, 0) == 0)  
        return &ndash;1;  
        if ((panelHandle = LoadPanel (0, " 下雪场景.uir", PANEL)) < 0)  
        return &ndash;1;
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_CANVAS, ATTR_PEN_COLOR, VAL_WHITE);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_CANVAS, ATTR_PEN_WIDTH, 1);
        GetPanelAttribute (panelHandle, ATTR_HEIGHT, &PHeight);
        GetPanelAttribute (panelHandle, ATTR_WIDTH, &PWidth);
        //用当前时间产生随机数
        SetRandomSeed (0);
        //随机产生雪花
        for (i = 0; i < 1000; i ++)  
        {  
        Snow[0] = (int) (Random(0, 1) * PWidth);  
        Snow[1] = (int) (Random(0, 1) * PHeight);  
        Snow[2] = 10 + (Random(0, 1) * 5);  
        }  
        //装载异步定时器
        TimerID = NewAsyncTimer (0.2, &ndash;1, 1, timer, 0);
        DisplayPanel (panelHandle);  
        RunUserInterface ();  
        //释放异步定时器资源
        DiscardAsyncTimer (TimerID);  
        DiscardPanel (panelHandle);  
        return 0;
        }  
        //面板回调函数
        int CVICALLBACK PanelCB (int panel, int event, void *callbackData,  
        int eventData1, int eventData2)  
        {  
        switch (event)  
        {  
        case EVENT_CLOSE:  
        // 停止异步定时器
        SuspendAsyncTimerCallbacks ();
        // 延时0.2s  
        Delay (0.2);  
        QuitUserInterface (0);  
        break;
        }  
        return 0;  
        }  
        //异步定时器——绘制下雪场景
        int CVICALLBACK timer (int reserved, int timerId, int event, void *callbackData, int eventData1, int eventData2)  
        {  
        int i;  
        static int OldX;  
        static int OldY;  
        static int colory;  
        static int RGBValue;  
        switch (event)  
        {  
        case EVENT_TIMER_TICK:
        // 禁止弹出运行时错误对话框
        DisableBreakOnLibraryErrors ();  
        for (i = 0; i < 1000; i ++)  
        {
        OldX = Snow[0];  
        OldY = Snow[1];  
        Snow[1] = Snow[1] + Snow[2];  
        if (Snow[1] > PHeight)
        {
        Snow[1] = 0;  
        Snow[2] = 5 + ((double)rand () / RAND_MAX * 50);  
        Snow[0] = (double)rand () / RAND_MAX * PWidth;
        OldX = 0;
        OldY = 0;
        }
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_CANVAS, ATTR_PEN_COLOR, VAL_BLACK);
        // 绘制雪花点
        CanvasDrawPoint (panelHandle, PANEL_CANVAS, MakePoint (OldX, OldY));
        // 设置雪花灰度渐变色阶
        colory = 8 * (Snow[2] -10);
        colory = 60 + colory;  
        RGBValue = MakeColor (colory, colory, colory);
        SetCtrlAttribute (panelHandle, PANEL_CANVAS, ATTR_PEN_COLOR, RGBValue);  
        CanvasDrawPoint (panelHandle, PANEL_CANVAS, MakePoint (Snow[0], Snow[1]));
        }
        break;
        }   
        return 0;   
        }
         
        （3）程序注释
        ① NewAsyncTimer 函数
        创建一个异步定时器并返回异步定时器ID。创建的异步定时器会自动开辟一个新的线程，其默认优先级为THREAD_PRIORITY_HIGHEST ，如需要修改优先级，可调用NewAsyncTimer WithPriority 函数重新设置优先级，异步定时器支持Windows 、real-time (RT) 、Linux 等系统。函数原型为：
        int NewAsyncTimer (double Interval, int Count, int Initial_State, void *Event_Function, void *Callback_Data);
        Interval：指定触发事件时间间隔，以秒计。
        Count ：指定异步定时器触发的事件数目。如果输入负值，则异步定时器只有调用DiscardAsyncTimer 或SuspendAsyncTimerCallbacks 函数时才会被终止。如果输入0 则返回一个错误。
        Initial_State ：设置异步定时器为运行或暂停状态。可以通过SetAsyncTimerAttribute 函数重新设置状态。
        *Callback_Data ：用户定义回调数据。
        返回值：返回异步定时器ID。负值表示产生错误。错误说明如表4-6 所示。
         
        表4-6 异步定时器错误说明表
         

错误码	说明
–1	系统分配异步定时器资源失败
–2	没有ID 资源分配给异步定时器
–3	内存不足
–4	指定ID 不存在
–5	调用并初始化异步定时器未完成
–6	内部错误
–7	参数传递无效
–8	仅用于实时系统
–9	不能设置此属性

         
        *Event_Function ：指定用户自定义异步定时器函数名。此参数为AsyncTimerCallbackPtr 函数指针类型，函数定义与普通定时器类似，即：
        int CVICALLBACK FunctionName (int reserved, int timerId, int event, void *callbackData, int eventData1, int eventData2);
        reserved ：保留参数。
        timerId ：异步定时器ID，用于产生回调事件。
        event：响应事件，包含EVENT_TIMER_TICK 和EVENT_DISCARD 事件。
        *callbackData ：用户定义回调数据。
        eventData1 ：为双精度指针变量，指向异步定时器持续运行时间。
        eventData2 ：为双精度指针变量，指向异步定时器从上次触发事件到该时间持续时间。
         
        ② DiscardAsyncTimer 函数释放异步定时器资源。函数原型为：
        int DiscardAsyncTimer (int Timer_ID);
        Timer_ID ：异步定时器ID。如果输入值为&ndash;1，将释放所有异步定时器资源。注意，创建或释放异步定时器只有当函数执行完毕返回时才能真正完成，否则会有错误产生。
         
        ③ SuspendAsyncTimerCallbacks 函数停止所有异步定时器，直到调用ResumeAsyncTimerCallbacks 函数。函数原型为：
        int SuspendAsyncTimerCallbacks (void);
         
        ④ Delay 函数延时指定时间，以秒计。一般情况下，默认分辨率为1ms 。函数原型为：
        void Delay (double Number_of_Seconds);
        Number_of_Seconds ：延时时间。
         
        ⑤ CanvasDrawPoint 函数在Canvas 控件上绘制点图。绘制时使用ATTR_PEN_COLOR 、ATTR_PEN_MODE 和ATTR_PEN_WIDTH 属性。当ATTR_PEN_WIDTH 属性不为1 时，可能出现非圆形点。函数原型为：
        int CanvasDrawPoint (int Panel_Handle, int Control_ID, Point Point);
         
        ⑥ MakeColor 函数利用红、绿、蓝三色合成一个RGB 颜色值。RGB 值是一个4 字节整型数据，用十六进制表示为0x00RRGGBB，RR、GG、BB 分别表示红、绿、蓝三基色。函数原型为：int MakeColor (int Red, int Green, int Blue);
        Red：红色分量值，取值范围为0~255 。
        Green：绿色分量值，取值范围为0~255 。Blue：蓝色分量值，取值范围为0~255 。
         
        ⑦ DisableBreakOnLibraryErrors 函数
        当产生库函数错误时，禁止弹出运行时错误对话框。可以使用SetBreakOnLibraryErrors 函数代替。函数原型为：
        void DisableBreakOnLibraryErrors (void);
        通常情况下，可以通过选择菜单Run→Break on→Library Errors 选择打开或关闭运行时错误对话框。如果需要打开运行时错误对话框，也可采用EnableBreakOnLibraryErrors 或SetBreakOnLibraryErrors 函数。
         
        ⑧ 异步定时器退出问题
        如果将面板回调函数PanelCB 中的SuspendAsyncTimerCallbacks 和Delay 函数删除，在关闭面板时，会弹出运行时错误对话框，如图4-8 所示。从提示内容可以看出，此错误为“NON-FATAL RUN-TIME ERROR”，即非致命运行时错误，并给出错误线程ID。由于异步定时器与用户界面逻辑分布在不同的线程中，会造成主函数main 中的DiscardPanel 已经执行完毕，panelHandle 句柄已经释放，但异步定时器可能只运行了一半，由于异步定时器的特殊性决定了其必须运行完毕才能暂停或终止，因此，错误提示中会出现句柄无效的情况。简单的做法是在timer 回调函数的首行添加DisableBreakOnLibraryErrors 函数，禁止错误对话框弹出。如果想根除错误，需要在面板回调函数PanelCB 首先停止异步定时器并等待其执行完毕，即延时一定时间，如一个Interval 来使另一个线程中的timer 函数执行完毕并成功返回。
         
        由于采用多线程技术，同时跟踪多个并发线程是非常必要的。LabWindows/CVI 提供了线程窗口可随时获得每个线程的详细执行信息。在调试状态下，选择LabWindows/CVI 8.5 下的菜单Run→Threads… （或选择LabWindows/CVI 9.0 下的菜单Window→Threads），弹出线程对话框，
         
        如图4-9 所示。在对话框中显示每个线程ID 以及当前执行的函数，选中要查看的线程后，点击“View”按钮，可定位到当前运行的线程。在菜单Run 下，还可以通过Up Call Stack 、Down Call Stack 以及Call Trace… 菜单查询当前线程信息。

       

        图4-8 运行时错误对话框

             

         图4-9 LabWindows/CVI 8.5 线程对话框

         
        （4）运行效果图
        点击工具栏中的Debug Project 按钮，程序开始运行，其效果如图4-10 所示。

       

        4-10 运行效果图

         

        相关阅读
        《虚拟仪器技术，将“软件就是仪器”进行到底！》