Nicht ich, sondern der Boden bewegt sich (MonoGame)
Für die Lösung, wie eine Figur auf der Karte Bewegt werden kann, ist davon abhängig, wieviel Leistung mein Ziel System hat. In den meisten Fällen hat man mehr als genügend Leistung, so dass man sich hierbei entscheiden kann. Für relativ schwache System, z.B. wie bei einem Arduino Esplora kann eine Figur auf dem Bildschirm bewegt werden, ohne einem starken flackern. Eine Karte auf dem Bildschirm zu bewegen sieht dagegen wieder schlecht aus, weil der Bildaufbau zu lange dauert. Und das bei einer Auflösung von 128x160 Pixeln.
Nicht die Figur, sondern die Karte bewegt sich
Nun zurück zum Eigentlichen. Die Figur ist immer mittig auf dem Bildschirm und bewegt sich auf einer Karte. Aber Technisch gesehen, wird die Karte bewegt und die Figur hat eine Laufanimation.
Neues MonoGame Projekt
Aktuell wird für dieses Beispiel eine Neue Solution angelegt mit dem Ziel einer UWP Anwendung. Die Zielplattform und Version hat jedoch keinen Effekt für das Beispiel. Der Grund für UWP ist, das die Lauffähigkeit auf PC, Tablet, Raspberry Pi 2&3 und wenn ich mich nicht irre, auch auf der Xbox funktionieren soll. Sollte die Anwendung/Spiel auch auf dem Windows Phone laufen, dann ist eine ältere Minimum Ziel Version von Windows 10 einzustellen.
Ordnung ist das halbe Leben
Als erstes brauchen wir eine Projekt Struktur und legen ein paar Ordner an. Components wird es später drei Komponenten geben, die für die Benutzereingaben, die Karteverarbeitung und das Zeichnen zuständig sind.
Der Umfang für das Realisieren benötigt einige Zeilen Code, so das eine Aufteilung der Inhalte Notwendig sind. Deshalb kann zunächst in der 'Game1.cs' fast alles weg. Nur der Konstruktor bleibt.
using Microsoft.Xna.Framework;
namespace ExampleWalkingOnMap
{
public class Game1 : Game
{
private GraphicsDeviceManager _graphics;
public Game1()
{
this._graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
this.Content.RootDirectory = "Content";
this.Window.Title = "Example Walking on map";
this.IsMouseVisible = true;
}
}
}
Eingabegerät
Für das erfassen von Tasteneingaben, wird die Klasse 'ComponentInputs.cs' und für die Steuerinformation 'InputData.cs' angelegt.
Zunächst muss die 'InputData.cs' bearbeitet werden, um die verarbeiteten Steuerinformationen weiter zutragen.
using Microsoft.Xna.Framework;
namespace ExampleWalkingOnMap.Components.Inputs
{
public class InputData
{
public Vector2 Move => new Vector2(this.MoveX, this.MoveY);
public float MoveX { get; set; }
public float MoveY { get; set; }
}
}
Mit der ‚InputData‘ können die Eingaben in ComponentInputs.cs aufgenommen werden. Im Beispiel wird die Tastatur und ein Xbox Controller eingelesen. Damit wäre die Eingabe Komponente fertig.
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using System;
namespace ExampleWalkingOnMap.Components.Inputs
{
public class ComponentInputs : GameComponent
{
public InputData Inputs { get; private set; } = new InputData();
public ComponentInputs(Game game) : base(game) { }
public override void Update(GameTime gameTime)
{
this.Inputs.MoveX = 0;
this.Inputs.MoveY = 0;
KeyboardState stateKeyboard = Keyboard.GetState();
this.Inputs.MoveX += stateKeyboard.IsKeyDown(Keys.A) ? 1 : 0;
this.Inputs.MoveX -= stateKeyboard.IsKeyDown(Keys.D) ? 1 : 0;
this.Inputs.MoveY += stateKeyboard.IsKeyDown(Keys.W) ? 1 : 0;
this.Inputs.MoveY -= stateKeyboard.IsKeyDown(Keys.S) ? 1 : 0;
GamePadState stateGamePad = GamePad.GetState(PlayerIndex.One);
this.Inputs.MoveX += stateGamePad.ThumbSticks.Left.X * -1;
this.Inputs.MoveY += stateGamePad.ThumbSticks.Left.Y;
// Normalize
this.Inputs.MoveX = Math.Min(1, Math.Max(-1, this.Inputs.MoveX));
this.Inputs.MoveY = Math.Min(1, Math.Max(-1, this.Inputs.MoveY));
}
}
}
Die Karte
Die Realisierung der Karte wird in Kacheln unterteilt und ist auch relativ leicht um zusetzten. Jede Kachel hat eine eigene Position und eine Textur, womit schon mal das nächste Objekt definiert ist.
Für die Textur mit verschiedenen Untergründen wird eine Bilddatei zusammen gefasst, die die Unterschiedlichen Bodentexturen beinhaltet. Jedes Objekt kennt dann nur den Ausschnitt aus der Bilddatei. Für das Beispiel verwende ich die Texturen von https://kenney.nl/assets.
Im Projekt wurde bereits mit der Vorlage, der Ordner 'Content' angelegt. Hier wird nun die Textur abgelegt.
Nun muss die Bilddatei noch mit dem Pipline Tool verarbeitet werden, indem ihr doppelkick auf 'Content.mgcb' ausführt. Im Ausschnitt Projekt wird die Bilddatei hinzugefügt.
Wirkt leider etwas doppelt, aber dies ist notwendig, damit die Textur später im Programmcode geladen werden kann.
Anschließend auf den Button 'Build' oder F6 drücken und fertig ist dieser Teil und könnt das Tool wieder schließen.
Nun zurück zum Code für die Kachel Information. Wie bereits erwähnt, kennt die Kachel nur die Position der Textur, die später über die Methode Draw hinein gereicht wird. Mit dem weiteren Parameter 'offset' wird bestimmt, wo im Fenster gerendert wird.
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
namespace ExampleWalkingOnMap.Components.Map
{
public class GroundTile
{
private Rectangle _texturePosition;
public GroundTile(int x, int y, int width, int height)
{
this._texturePosition = new Rectangle(x, y, width, height);
}
public void Draw(Texture2D textureMapTiles, SpriteBatch spriteBatch, Vector2 offset)
{
spriteBatch.Draw(textureMapTiles,
offset,
this._texturePosition,
Color.White,
0f,
new Vector2(0, 0),
new Vector2(1, 1),
SpriteEffects.None,
0f);
}
}
}
Die Karte soll aus 10x10 Kacheln bestehen und wird in einer Hilfsklasse erstellt.
Mit dem zwei Dimensionalen Integer Array, lässt sich visuell schnell eine Karte dieser Größe zusammenstellen, die wiederum noch übersichtlich ist. Zumindest im ersten Abschnitt der Methode. Anschließend wird hier in das Ziel Array gemappt mit den eigentlichen Ziel Objekt.
using System;
namespace ExampleWalkingOnMap.Components.Map
{
internal class MapHelper
{
internal static GroundTile[,] CreateMap()
{
int[][] map = new int[10][];
map[0] = new int[10] { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 2 };
map[1] = new int[10] { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 2 };
map[2] = new int[10] { 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 2, 2 };
map[3] = new int[10] { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 2, 2 };
map[4] = new int[10] { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 2, 2 };
map[5] = new int[10] { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 2, 2 };
map[6] = new int[10] { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 2, 2 };
map[7] = new int[10] { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0 };
map[8] = new int[10] { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 3, 3 };
map[9] = new int[10] { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 3, 0 };
GroundTile[,] groundTiles = new GroundTile[10, 10];
for (int iY = 0; iY < 10; iY++)
{
for (int iX = 0; iX < 10; iX++)
{
groundTiles[iY, iX] = GetMappingGroundTile(map[iY][iX]);
}
}
return groundTiles;
}
private static GroundTile GetMappingGroundTile(int groundTile)
{
switch (groundTile)
{
case 0:
return new GroundTile(0, 0, 64, 64);
case 1:
return new GroundTile(64, 0, 64, 64);
case 2:
return new GroundTile(0, 64, 64, 64);
case 3:
return new GroundTile(64, 64, 64, 64);
}
throw new ArgumentException("groundTile can be only 0, 1, 2 and 3");
}
}
}
Für die Verwaltung der Karte wird die Klasse 'ComponentMap.cs' erstellt. Dort werden die Karteninhalte gesteuert und gehalten.
Der Umfang der Klasse ist hier größer als bei den anderen, auch wenn dessen Ausführung sehr klein gehalten ist.
using ExampleWalkingOnMap.Components.Inputs;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
namespace ExampleWalkingOnMap.Components.Map
{
public class ComponentMap : GameComponent
{
private readonly ComponentInputs _inputs;
private GroundTile[,] _mapTiles;
private Texture2D _textureMapTiles;
private int _mapTileWidth, _mapTileHeight;
private Vector2 _screenOffset, _movePosition;
public Vector2 Position => new Vector2(this._movePosition.X + this._screenOffset.X,
this._movePosition.Y + this._screenOffset.Y);
private int _mapWidth, _mapHeight;
public ComponentMap(Game game, ComponentInputs inputs) : base(game) => this._inputs = inputs;
internal void SetScreenOffset(float screenWidth, float screenHeight)
{
var centerScreenWidth = screenWidth / 2;
var centerScreenHeight = screenHeight / 2;
this._screenOffset = new Vector2(centerScreenWidth, centerScreenHeight);
this._movePosition = new Vector2(0, 0);
}
public override void Initialize()
{
using (var stream = TitleContainer.OpenStream("Content/MapTiles.png"))
{
this._textureMapTiles = Texture2D.FromStream(this.Game.GraphicsDevice, stream);
}
this._mapTiles = MapHelper.CreateMap();
this._mapTileWidth = this._textureMapTiles.Width / 2;
this._mapTileHeight = this._textureMapTiles.Height / 2;
this._mapWidth = this._mapTileWidth * this._mapTiles.GetLength(0);
this._mapHeight = this._mapTileHeight * this._mapTiles.GetLength(1);
}
public override void Update(GameTime gameTime)
{
this._movePosition += this._inputs.Inputs.Move * 2f;
}
public void DrawMapTiles(SpriteBatch spriteBatch)
{
for (int iY = 0; iY < this._mapTiles.GetLength(0); iY++)
{
for (int iX = 0; iX < this._mapTiles.GetLength(1); iX++)
{
Vector2 textureOffset = new Vector2(iX * this._mapTileWidth, iY * this._mapTileHeight);
Vector2 offset = this.Position + textureOffset;
this._mapTiles[iY, iX].Draw(this._textureMapTiles, spriteBatch, offset);
}
}
}
}
}
In der Update Methode wird die Bewegung mit 2 Multipliziert. Wenn die Bewegung zu langsam erscheint, dann kann hier der Wert erhöht werden. Wie bereits angemerkt, zeigt dieser Teil das Nötigste, um eine Karte anzulegen und für das Rendern vorzubereiten.
Rendern
Am Ende muss die Karte auf dem Bildschirm gerendert werden. Dazu wird noch eine weitere Komponente angelegt mit dem Namen 'ComponentRender.cs'.
Damit die Karte auf die Start Position in die Mitte zentriert wird, wird die Größe des Fensters eingelesen und dessen Werte für den Offset der Karte zugewiesen.
using ExampleWalkingOnMap.Components.Map;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Windows.UI.ViewManagement;
namespace ExampleWalkingOnMap.Components.Render
{
public class ComponentRender : DrawableGameComponent
{
private readonly ComponentMap _componentMap;
private SpriteBatch _spriteBatch;
public ComponentRender(Game game, ComponentMap componentMap) : base(game)
{
this._componentMap = componentMap;
}
public override void Initialize()
{
this._spriteBatch = new SpriteBatch(this.GraphicsDevice);
var screenWidth = (float)ApplicationView.GetForCurrentView().VisibleBounds.Width;
var screenHeight = (float)ApplicationView.GetForCurrentView().VisibleBounds.Height;
this._componentMap.SetScreenOffset(screenWidth, screenHeight);
}
public override void Draw(GameTime gameTime)
{
this.GraphicsDevice.Clear(Color.DarkBlue);
this._spriteBatch.Begin();
this._componentMap.DrawMapTiles(this._spriteBatch);
this._spriteBatch.End();
}
}
}
Zurück zum Start
Am Ende müssen die Komponenten in die GameComponentCollection hinzugefügt werden, damit die Inhalte ausgeführt werden. Dazu geht es wieder in die 'Game1.cs' Code Datei. Hier werden in den Member die Komponenten eingetragen und im Konstruktor wird die 'UpdateOrder' zugewiesen und schließlich in die Collection aufgenommen.
using ExampleWalkingOnMap.Components.Inputs;
using ExampleWalkingOnMap.Components.Map;
using ExampleWalkingOnMap.Components.Render;
using Microsoft.Xna.Framework;
namespace ExampleWalkingOnMap
{
public class Game1 : Game
{
private GraphicsDeviceManager _graphics;
private ComponentInputs _componentInputs;
private ComponentMap _componentMap;
private ComponentRender _componentRender;
public Game1()
{
this._graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
this.Content.RootDirectory = "Content";
this.Window.Title = "Example Walking on map";
this.IsMouseVisible = true;
this._componentInputs = new ComponentInputs(this);
this._componentInputs.UpdateOrder = 1;
this.Components.Add(this._componentInputs);
this._componentMap = new ComponentMap(this, this._componentInputs);
this._componentMap.UpdateOrder = 2;
this.Components.Add(this._componentMap);
this._componentRender = new ComponentRender(this, this._componentMap);
this._componentRender.UpdateOrder = 3;
this.Components.Add(this._componentRender);
}
}
}
Wenn ich hier im Blog-Post keinen Code ausgelassen habe, dann sollte sich die Anwendung starten lassen und die Karte mit den Tasten AWSD sich bewegen lassen. Oder auch mit dem Xbox Controller.
Nachwort
Mit ein wenig mehr Code, kann man dann einige Unreinheiten beheben, wie z.B. die Übergänge von Kachel zu Kachel sehen nicht immer sauber aus oder das der Untergrund Einfluss auf die Laufgeschwindigkeit hat. Und Überhaupt fehlt die Laufende Figur in der Mitte.
Die Anwendung läuft soweit auch auf einem Raspberry Pi mit Windows 10 IoT. Jedoch sollte man keine hohen Performance erwarten, da hier keine DirectX Unterstützung vorhanden ist. Im Folgenden Video zeige ich die Anwendung auf einem Bildschirm mit einer Eingestellten Auflösung von 640x350 Pixeln (Nativ sind jedoch 480x320). In HD, also 1920x1080p, sind weniger als fünf Bilder pro Sekunde zu erwarten. Zudem ist der Boot Vorgang relativ lang und bis die MonoGame App gestartet ist. Da vergehen schon einige Minuten.
Der Aufbau und das Prinzip funktioniert auch mit Windows Forms, WPF und XAML. Auch wenn diese UI Technologien nicht dafür gedacht sind, kann man sehen zumindest sehen wie Leistungsfähig die anderen sind.
Die fertige Solution habe ich wie immer auf dem GitHub geladen. Zusätzlich sind die meisten Inhalte kommentiert.
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