【毕业学位论文】（Word原稿）基于Windows 8平台的游戏设计与实现-软件工程

硕士学位论文 （ 专业学位 ） 基于 平台的游戏设计与实现 姓 名： 方业鑫 学 号： 0921170363 所在院系： 同济大学软件学院 学科门类： 工 学 学科专业： 软件工程 指导教师： 尹 长青 副指导教师： 邢永峰 二 一 三年九 月 A in 2013 921170363 of on 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论 文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年 月 日 同济大学学位论文原创 性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日同济大学 硕士学位论文 摘要 I 摘要 近年来，随着科技的迅速发展以及人们生活水平的日益提高，移动终端设备的使用也越来越广泛。 与此同时，平板电脑也获得了快速的发展，平板电脑对传统 至整个 3随着中国消费人群特别是年轻一代消费群体的购买力稳步提升，未来几年平板电脑将成为中国消费电子领域的新热点。 2012年微软公司推出了 操作系统的 列平板电脑，这使得 平板电脑游戏受到广大 的优势在于专有的 用商店、多种编 程语言的支持、丰富的硬件一体化、开放性战略以及对手机游戏几乎不用修改的代码移植。因此 所带来的游戏开发市场前景比 论文 设计开发了基于 平台 的 游戏来深入了解并研究 平板电脑游戏软件的开发过程。 平台 是微软最新推出的系统平台 ， 论文考察 了平板电脑游戏市场的现状和发展前景，对 系统软件开发的相关理论和内容进行了研究 ，分析了 系统平板电脑软件的开发平台和相关 技术， 重点研究了 游戏开发的关键技术，最后 运用 步处理、 键帧动画 和自定义事件等技术 开发 了 戏。 这款游戏 具有选择钢琴曲目、 生成指示动画 、 弹奏钢琴 和根据 弹奏状态进行计分等功能。 游戏 丰富了人们的休闲生活，为热爱钢琴和酷爱音乐的人们提供一个尽情弹奏的娱乐空间 ， 对 开发具有一定的参考意义。 关键词 ： 应用；钢琴游戏； 步处理I n of s of of is At a on C on C of a in of in 012, is a a of of So on is on to s of of of of s an it of ； 硕士学位论文 目录 录 第一章 引 言 . 1 文研究的背景 . 1 文研究的意义和应用现状 . 3 文研究的内容和组织结构 . 4 第二章 游戏开发平台与相关的技术 . 5 平台概述 . 5 介绍 . 5 系统特征 . 5 应用程序的生命周期 . 7 发环境介绍 . 9 游戏的开发平台 . 9 . 9 012 . 10 本管理器 . 11 开发环境搭建 . 11 统需求 . 11 建 发环境 . 12 章小 结 . 14 第三章 游戏开发的关键技术 . 15 戏开发的流程 . 15 场调研 . 15 戏策划 . 15 戏制作 . 15 戏运营 . 16 戏的主要开发环节 . 16 种类的运用 . 17 的异步处理 . 18 像动画的处理 . 18 态图片的访问 . 18 戏精灵 概念 . 19 . 20 同济大学 硕士学位论文 目录 五种动画处理比较 . 20 键帧动画 . 21 章小结 . 22 第四章 戏需求分析 . 23 戏可行性分析 . 23 术可行性 . 23 济可行性 . 23 会可行性 . 24 戏的软件需求 . 24 能需求 . 25 功能需求 . 26 计约束 . 28 章小结 . 28 第五章 戏的设计与实现 . 29 戏的总体设计 . 29 戏主要框架设计 . 29 戏的基本流程设计 . 30 I 设计 . 31 画生成设计 . 35 分系统设计 . 36 戏的实现 . 37 戏 实现 . 37 琴键盘模块的实现 . 39 据的操作实现 . 41 画模块的实现 . 43 分系统的实现 . 45 章小结 . 47 第六章 戏 测试与运行 . 48 件测试 . 48 戏 主要功能测试 . 49 画功能测试 . 49 分功能测试 . 50 章小结 . 53 第七章 工作总结和展望 . 54 同济大学 硕士学位论文 目录 V 作总结 . 54 作展望 . 54 致谢 . 56 参考文献 . 57 个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果 . 59 第 1 章 引言 1 第一章 引 言 文研究的背景 电 子产品的日益发展，使 电子 游戏产业作为现代电子技术的产物，正以独特的魅力在全世界的娱乐领域 中 占主流位置， 对各个年龄段的人群，特别是青少年具有强大的吸引力。 而随着用户对电子游戏无论是画面还是内容越来越挑剔的要求，也极大地促进了 高科技技术不断升级， 成为了 为经济增长的一大支撑点， 也被称为 成为经济腾飞的“第四产业”。 平板电脑（英文： 称 C、 c、 也是一种 脑，但是与传统电脑相比，体积小、易于移动携带 。这种电 脑 不配置 传统的 键盘鼠标， 主要输入方法是通过用手指、触屏笔等 点击屏幕进行人机交互。 它拥有的触摸屏（也称为数位板技术）允许用户通过触控笔或数字笔来进行作业而不是传统的键盘或鼠标。 使用者能够运用系统内置的手写识别功能、显示的虚拟键盘、声音识别系统或者通过有线和无线接口连接键盘 。平板电脑由比尔盖茨提出， 支持来自 芯片架构，从微软提出的平板电脑概念产品上看，平板电脑 外形类似 一款 直板手机 、没有键盘、小到装进手提包中 ，但功能完整的 随着移动电子设备的 不断 发展和 普及，平板电脑也获得了快速的 发展，平板电脑对传统 业，甚至整个 3C 产业带来革命性的影响。 2010 年，苹果 热潮 。尤其是 2011 年，由 发的全球平板电脑热潮愈演愈烈，几十年的电脑市场悄然进入平板电脑时代。巨大的市场空间让各大 商、芯片厂商、手机厂商、数码厂商、家电厂商等纷纷开始涉足这一新兴的市场，相继推出了自己的平板电脑产品， 诸如微软、 联想、三星、摩托罗拉、黑莓、宏基、东芝等国际 商纷纷涉足这一领域，使得平板电脑的竞争更加激烈。 2011 年全年国内平板电脑市场出货量达到 1400 万台。 2012 年，中国平板电脑市场销量持续增长，达到 台。随着中国移动互联网的爆发式增长、平板电脑价格的降低，消费者对于平板电脑的需求快速提升，行业应用进一步深入，重点厂商纷纷在平板电脑领域加快布局。 2013 年第 1 季度中国平板电脑厂商市场份额中，苹果占据 市场份额，较 2012 年 4 季度下降；联想市场份额排名第二，为 较 4 季度下降；壹人壹本排名第三，三星市场份额排名第四，占比为 均较第 4 季度有所增长。伴随着消费电子产品市场的高速发展以及中国消费人群特别是年轻一代消费 群体的购买力稳步提升，未来几年平板电脑将成为中国消费电子领域的新热点。国内厂商第 1 章 引言 2 已开始加紧布局，伴随其他平板电脑的上市，中国平板电脑市场或将呈现爆发性增长。 据统计，目前中国市场上已出现超过 30 个品牌的平板电脑。从国际市场来看，预计 到 2015 年全球平板电脑市场规模将会达到 490 亿美元。 群雄割据的局面使得市场竞争日益白热化 ，这促使了各种 平板电脑游戏 的 蓬勃发展和激烈竞争。 面对激烈的市场竞争， 仅仅 2012 年 ， 苹果公司 就 推出了两款新的平板电脑，司也 推出了 软公司为了打破在平板电脑市场的尴尬 局面，也推出了 操作系统的 是仅仅从 2012年各个公司在平板电脑市场的占有率看， 统和安卓系统处于遥遥领先地位，系统与之相比则有不小的差距。 平板 电脑的优势在于 用户 既可以随身携带，同时它本身又是一个移动终端，还 具有广域无线网络联机功能（ 移动终端设备， 因此平板电脑游戏 不受空间与时间拘束 ，可随时随地 进行游戏 ， 再加上平板电脑 具有屏幕大、像素高、硬件配置强大的优势， 使得 平板 电脑 游戏 能使用户有着 比手机有更好的体验。随着微软对 的推出 , 平板电脑 游戏受到广大 国时间 2012 年 6 月 19 日， 微软发布了命名为 为 并且 搭载全新的 系统， 开始了 微软与 安卓 等 平板 电脑 在移动终端领域 进行的市场争夺战 。 目前市面上平板电脑主要有苹果公司的 统、 司的安卓系统以及微软公司的 统，图 三种操作系统系统功能的对比。 图 种操作系统的系统功能 第 1 章 引言 3 三种系统各有各的优势，其中苹果公司的 统 在于 运行速度快 ， 针对于图像处理的软件比较好 ， 界面效果很绚丽 ， 漏洞少，不易感染病毒。 谷歌公司的安卓系统优势在于 系统是开源的，便于第三方开发软件。 微软 统最大的优点就是融合了安卓和苹果 优点，并针对它们两者的缺点进行了特别的创新，这就是最大的优势。安卓过于开放， 用参差不齐；而 过于封闭。微软 统另外的创新就是界面 全新概念，并且和 系统结合，两者之间甚至可以共享。 文研究 的意义 和应用现状 随着移动终端设备的 进一步 普及， 相应的电子 游 戏产业也在 飞速 的发展。 移动设备 电子游戏 无论 从 画面还是 从 内容 来看都产生 了质的飞跃。从 最初 诸如“推箱子”、“消方块”等这种色彩单调 ， 可玩性不强 的游戏， 发展到了现在 场面宏大 、可玩性复杂、种类繁多 的 高水平 游戏。 这是因为 移动终端设备上的游戏具有自身 的 先天的 优势。第一， 基数巨大 并不断壮大的 使用人群 。 三，支持 各种 网络 通信 。由于移动设备 本身就 是一个网络通信 设备， 因此在大部分地方，可实现在线游戏。第四，对 软件库的统一管理。微软建立 了 自己的软件商城。 既保证了软件开发者的权利， 也 解决 了用户 如何 从互联网获取 没 有病毒软件 的 难题 。 平板电脑 游戏的盈利模式 通常采用如下三种方式。第一，用户 付费 下载游戏 。如 微软为了统一软件市场，建立了自己统一的 为第三方软件的提供者提供了方便而又高效的 软件销售平台 。开发者开发的程序经 过微软的认证，发布到 面 后 ，用户 就可进入商店 下载 自己喜欢的应用。开发者 就 将自己的 开发的游戏 作为付费版发布，通过购买 软件 使用权的用户来获取利润。第二，游戏元素收费模式，用户可以免费下载游戏，但是开发者通过装备、关卡、游戏币等存在于游戏内的元素进行收费。比如用户如果需要高级的装备 来获得游戏的成就感则需要通过花费一定的费用的方式获得。第三，内嵌广告植入模式， 也 可以在自己 开发 的游戏中植入广告， 一旦 用户的点击 广告就可以获得 相应的报酬。 目前，市场上的平板电脑使用 用户群几乎占到了 80%以上，这使得苹果稳稳的坐上了平板电脑老大的交椅宝座，无论是从技术还是从外观上，还没有 其他 品牌能与 平板领域分庭抗礼 ，这也进一步吸引了更多的 用户对 购买欲望。但苹果的产品 虽然 在某种意义上很先进，机型的人性化 和系统的优化 设计也让用户 欣然所动。 但 一个很明显的事实是 ， 由于苹果 封锁性，造成了 中国 注定 是行不通的，或者说是 很难全方位的打开中国 市场。第 1 章 引言 4 因为 90%的 国 用户选择了越狱， 甚至 是 90%户 仅仅用来 看电视看网页。 但是随着微软 平板电脑 推出，不久的将来， 有可能与 庭抗礼，甚至会取而代之。 便于开发者的优势首先在于 用商店，它能帮助开发人员将自己的应用程序销售到全球各地，只要有 的地方，都可以向用户展示你开发的应用；其二是更多编程语言 的 支持， 开发人员可以使用现有 的语言对 进行编程，支持 包括 C、C+、 C#、 多种语言；其三是 丰富的硬件一体化 能 带来更丰富的游戏体验 ， 完美 支持 1，开发人员可以轻松 地创建全屏游戏，并获得流畅的操作体验；最后 开放性战略要比苹果好的多，再加上 板 电脑对 手机游戏几乎 不用修改的代码移植。 操作系统无疑让 值猛增数倍， 因为 在中国 终是霸主地位， 相信 所带来的游戏 开发 市场 前景 比 其他 平板电脑产品 的研发 要 高出很多， 因此我们有必要深入了解并研究 平板电脑游戏软件的开发过程。 文 研究 的内容和组织结构 本文主要 结合 了 系统以及 在 系统上进行 游戏开发所需的关键技术 之制作了结合自身所学，涉及并制作了 戏。主要涉及以下几个方面： 第一，对一些广泛应用于 平板电脑游戏开发 技术的研究。 第二，对 戏 需求的研究分析。 第三， 对 游戏的总体流程设计和架构设计 。 第四， 对 戏 部分功能模块的实现研究。 第五，总结全文并研究如何改进系统功能和性能。第 2 章 游戏开发平台与相关的技术 5 第二章 游戏开发平台与相关的技术 平台概述 介绍 是微软于北京时间 2012 年 10 月 25 日推出的最新 列系统 ，它 支持个人电脑（ 架）及平板电脑（ 架或 架）。 平台的操作方式发生了颠覆性的变化，它把输入方式的重心放在了 屏幕触控 上，并 且对屏幕触控的准确性和反应性更强 。 系统 的用户界面风格和操控模式也发生了较大的改动， 格的系统画面给人面目一新的感觉，屏幕上显示的都是各种程序的方形图标，也允许自定义各种软件的图标、位置。 是 之后 的 又 一个操作系统版本，是由微软公司开发的、具有革命性变化的操作系统。它支持来自 芯片架构，由微软剑桥研究院和苏黎世理工学院联合开发。也就是说， 系统还支持来自 通和德州仪器等合作伙伴的 统。 这 也意味着 括平板机。 具有革命性变化的操作系统 标志着 微软 开始 进军移动终端，瞄准苹果、谷歌。该系统具有更好的续航能力，且启动速度更快、占用内存更少，并兼容 所支持的软件和硬件。 统独特的触控式交互系统和开始界面，让人们的日常电脑操作更加简单和快捷，为人们提供 了 高效易行的工作环境。 因为 系统具有真正的电脑功能，因此它 是最适合于平板电脑的操作系统 。 板电脑分为 平板电 脑和 平板电脑，两者的区 分 在于硬件架构的不同， 较为人知的 片平台多 是构。 系统特征 （ 1） 应用交互 以应用程序为中心 的 面 能充分满足用户的 体验 ， 全屏界面 的 应用程序 提供， 避免了对 用户 造成任何 任何分心。 应用程序 相互交融 ， 相互沟通。比如用户 可以 随时随地将资料发送到社交网站或者本地等。 云服务端存储保证随时可获取用户所需信息。不论是图片、 是文件第 2 章 游戏开发平台与相关的技术 6 资料等日常生活所需的内容都可以从云服务端获取，并且能时刻保持信息的更新。 如用户若想获取照片、视频等资料，只需通过 的 格应用程序 或者是各种 浏览器 即可实现 。 （ 2） 触控优化 如图 2示 ，设计了全新界面 I 的 设计灵感 来自地铁，以快捷、方便、简单 和直接为设计理念形成的 在为人们的生活办公提供更快捷的指导。 图 2I 风格 便用户进行触摸操作，并且即时显示有用信息，该界面同样也适用于 鼠标 键盘 操作。 对触控操作优化的浏览，但并不局限于 触屏设备 ,提供了更快更流畅地触控浏览体验， 用户浏览的网站放在 设备的中心位置 ， 看起来更为简洁直观。 （ 3） 性能增强 比 相比 在性能、安全性、隐私性、系统稳定性方面都取得了长足的进步， 减少了内存占用 率， 为应用程序提供更大空间，即使在低端的硬件设备上也能流畅运行， 除一些 代开发的老游戏 之外， 几乎所有能在 上运行的程序都可以在 上直接运行。 完善了 任务管理器 、 资源管理器 （ 面），并且提供了更简单的全新多屏设置选项，可以在详细和简略视图之间进行切换 ，这使得用户 更加 易 于 管理 。 （ 4） 方便开发者 用商店帮助开发人员将自己的应用程序销售到全球各地，只要有 的地方，都可以向用户展示开发的应用。 对大量 编程语言 的 支持 使 允许开发人员 用各种 语言进行编程， 这些编程语言包括 C、 C+、 C#、 。 丰富的硬件一体化 也为 带来更丰富的游戏体验 ， 支持1，开发人员可以轻松创建全屏游戏，并且获得流畅的操作体验，优秀第 2 章 游戏开发平台与相关的技术 7 的内存管理机制，保证操作可以使用最大的内存应用，提高硬件的利用率，增加程序运行的流畅性。 （ 5） 新一代硬件 支持 片 组（ T）、 构 设备，从 10 英寸的 平板机 到 27 英寸的高清屏设备， 都玩得转。有了 ， 机 时间 也更加长久 。 同时，对 系统的兼容和对 现有的几乎所有应用程序 兼容的， 也 能 更好的发挥现有 的 能 。 （ 6） 四大新服务 苹果 用相同，开发者 上传 应用到这里， 消费者可以在这里购买。 软推出 云存储服务，可用 户登录。I 界面下可自动显示更新动态磁贴信息的图标，可调节大小，调整位置，选择隐藏 。微软账户 外接许多云服务，而微软账户 也是 获取这些服务的 应用程序的生 命周期 用程序与 用程序同宗同源，所以应用程序的生命周期也是大同小异，首先来看看 应用程序的生命周期如图 2示 3。 图 2用生命周期图 第 2 章 游戏开发平台与相关的技术 8 生命周期：启动 程序 程序运行 休眠（可选） 墓碑（可选） 关闭。 用程序只有 3 个状态： 即 种状态。 态 是指， 应用程序进程 处于 刚刚部署、出现故障停止 或者被挂起但无法保留在内存中 的状态 。 态 是指， 应用程序 处于 正常运行 状态 。 态 是指应用程序处于 用户离开程序 、 因电量不足而被系统挂起 以及 用户关闭程序 (先进入 态，内存销毁后进入 态 )的状态。状态转换图如图 2中 在 态的时候，系统会为用户保存当前程序会话数据。 图 2态转换图 用程序的设计规范里又不允许用户设置退出或者关闭功能，像 中的右上角的 X再也不会看见，如果想手动关闭 用程序的话用户可以用快捷键