基于Matlab GUI的RPG游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

東南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院　魯瑜亮　汪　帆

基于Matlab GUI的RPG游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

東南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院魯瑜亮汪帆

簡(jiǎn)要介紹了RPG游戲的要素和玩法，Matlab GUI的優(yōu)點(diǎn)，作用和使用。本文設(shè)計(jì)的游戲立意于環(huán)境保護(hù)，通過(guò)主人公的旅途，通過(guò)四個(gè)不同的場(chǎng)景經(jīng)歷的故事，宣傳綠色世界的主題。本文梳理了整個(gè)游戲的總體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，著重介紹了變量初始化，游戲?qū)?zhàn)部分，鍵盤(pán)輸入部分，外部文件的載入（包括角色，存檔，配置，媒體）。

RPG游戲；Matlab GUI;游戲?qū)?zhàn)；配置文件；存檔

1 引言

RPG，即角色扮演游戲（Role-playing game）。在游戲玩法上，玩家扮演一位角色在一個(gè)寫(xiě)實(shí)或虛構(gòu)的世界中活動(dòng)。玩家負(fù)責(zé)扮演這個(gè)角色在一個(gè)結(jié)構(gòu)化規(guī)則下通過(guò)一些行動(dòng)令所扮演角色發(fā)展。MATLAB 是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境。圖形用戶界面是指由窗口、菜單、圖標(biāo)、光標(biāo)、按鍵、對(duì)話框、和文本 等各種圖形對(duì)象組成的用戶界面。它讓用戶定制用戶與Matlab的交互方式，而命令窗口不是唯一與Matlab的交互方式。Matlab的GUI（圖形用戶接口設(shè)計(jì)）采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，MATLAB具有豐富的函數(shù)庫(kù)，強(qiáng)大的圖形處理能力，界面設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔、快捷、直觀。

本文將RPG與Matlab GUI結(jié)合，研究使用Matlab開(kāi)發(fā)游戲的方法。

2　程序設(shè)計(jì)

2.1總體設(shè)計(jì)

角色扮演游戲可簡(jiǎn)化為開(kāi)頭，各章節(jié)和結(jié)局，而結(jié)局在所有章節(jié)載入完成后觸發(fā)。根據(jù)這一原理我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)程序流程。圖2-01為本程序流程圖。

圖2-01　程序流程圖

程序界面部分使用MATLAB的GUI來(lái)設(shè)計(jì)。MATLAB的GUI窗口化界面可方便開(kāi)發(fā)。

2.2變量初始化

在程序第一次運(yùn)行時(shí)應(yīng)初始化好一些必要變量，以便各函數(shù)作為參數(shù)調(diào)用。一些特殊的變量在初始化完成后不允許修改。這類變量在初始化時(shí)被添加到handles中，并規(guī)定除了初始化函數(shù)GAFrame_OpeningFcn，其他各函數(shù)嚴(yán)禁使用guidata函數(shù)。這可以保證這類變量不被誤修改。

經(jīng)常需要修改的變量不儲(chǔ)存在handles中，而是存在各控件的UserData中。用get函數(shù)獲得變量，用set函數(shù)儲(chǔ)存變量。這類變量的獲取及更新代碼寫(xiě)法如下所示：

DialogData=get（handles.textDialog，'userdata'）; %從UserData中獲得變量

set（handles.textDialog，'userdata'，DialogData）; %儲(chǔ)存變量到UserData中

2.3對(duì)戰(zhàn)部分

任何游戲都少不了對(duì)戰(zhàn)部分。本游戲參考UNDERTALE游戲的對(duì)戰(zhàn)部分，將對(duì)戰(zhàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)為躲避類游戲。游戲中各個(gè)元素用Axes的子類Line和Patch實(shí)現(xiàn)，Line可方便實(shí)現(xiàn)元素的移動(dòng)，Patch便于修改元素外形。對(duì)戰(zhàn)部分流程圖可簡(jiǎn)化為如圖2-02所示。

游戲中使用timer作為計(jì)時(shí)器，用于定時(shí)執(zhí)行游戲操作，包括移動(dòng)元素位置及進(jìn)行邏輯判斷。計(jì)時(shí)器初始化、啟動(dòng)及關(guān)閉的示范代碼如下所示：

hTimer=timer; %定義一個(gè)定時(shí)器

set（hTimer，'ExecutionMode'，'FixedRate'）; %周期執(zhí)行模式

set（hTimer，'Period'，0.018）; %周期18ms

set（hTimer，'TimerFcn'，｛@ExecuteGame，handles｝）; %定時(shí)器的執(zhí)行函數(shù)

start（hTimer）;%啟動(dòng)timer

stop（hTimer）; %停止timer

對(duì)戰(zhàn)部分效果圖如圖2-03所示。

圖2-02　對(duì)戰(zhàn)部分流程圖

圖2-03　對(duì)戰(zhàn)部分效果圖

2.4鍵盤(pán)輸入部分

GUI自帶的回調(diào)函數(shù)KeyPressFcn在鍵盤(pán)被按下任意值時(shí)觸發(fā)，用這一函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。當(dāng)KeyPressFcn函數(shù)響應(yīng)時(shí)，從figure的currentcharacter屬性中可獲得鍵位值。

游戲在不同的狀態(tài)對(duì)按鍵的響應(yīng)一般是不一樣的。為了實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)下按鍵響應(yīng)不同，可以使用一個(gè)非只讀變量記錄當(dāng)前狀態(tài)，并在KeyPressFcn函數(shù)中用switch對(duì)不同狀態(tài)值實(shí)現(xiàn)不同操作。

3　外部文件載入

游戲的外部文件一般與程序部分是分開(kāi)的。不同的外部文件程序采用不同的載入策略。

3.1角色載入

作為一款角色扮演游戲，自然少不了其他角色來(lái)烘托劇情。為了將角色形象載入到游戲中，我們使用Axes控件來(lái)儲(chǔ)存角色圖片信息。修改Axes控件的Position屬性就可以實(shí)現(xiàn)修改角色的位置和大小。

Axes控件本身不能載入圖片，但它的子類Image可以儲(chǔ)存圖片，且Image有很多實(shí)用的屬性。本程序載入角色圖片的代碼寫(xiě)法如下所示：

［A，map，transparency］=imread（NPCData.NPCPic｛1｝）;

NPC.Image=image（A， 'parent'， axesNPC｛num｝，'visible'，'off'）;

if（～isempty（transparency））%如果有透明度則載入透明度

set（NPC.Image，'AlphaData'，transparency）;

end

3.2存檔載入［4］

存檔文件可以保存游戲記錄，是游戲非常重要的一個(gè)組成部分。為了保存玩家游戲記錄，我們特別設(shè)計(jì)了用于保存游戲記錄的存檔文件。在MATLAB中我們可以用fopen函數(shù)和fclose函數(shù)打開(kāi)和關(guān)閉文件句柄，用fwrite函數(shù)向文件寫(xiě)入存檔信息。將存檔保存到文件的代碼寫(xiě)法如下所示：

fid=fopen（filename，'w'）;%打開(kāi)文件句柄

fwrite（fid，saveData.chapter）; %保存章節(jié)信息

fclose（fid）; %關(guān)閉文件句柄

存檔文件應(yīng)在游戲啟動(dòng)時(shí)就載入到游戲中。MATLAB的fread函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)從文件中讀取數(shù)據(jù)的功能。從存檔文件中讀取數(shù)據(jù)的代碼寫(xiě)法如下所示：

fid=fopen（filename，'r'）; %以只讀方式打開(kāi)文件

saveData.chapter=fread（fid，1）; %讀取章節(jié)信息

fclose（fid）; %關(guān)閉文件句柄

為了保證存檔被正確載入，在存檔時(shí)，我們特意在存檔文件開(kāi)頭寫(xiě)入存檔文件的大小。游戲在載入存檔時(shí)先檢查一下文件大小，大小正確則繼續(xù)載入存檔，若不正確應(yīng)立即停止載入，防止程序出錯(cuò)。MATLAB 的fseek函數(shù)可以設(shè)置文件指針，實(shí)現(xiàn)從文件指定位置讀數(shù)據(jù)。

存檔文件載入成功后游戲?qū)纳弦淮瓮婕彝顺鲇螒虻牡胤介_(kāi)始載入游戲。

3.3配置文件載入

為了更好的維護(hù)代碼及更新劇情，本游戲獨(dú)立設(shè)計(jì)了配置文件。配置文件的作用是指導(dǎo)系統(tǒng)如何加載對(duì)白、圖片及音樂(lè)這類的外部素材文件。我們?cè)O(shè)計(jì)了兩種配置文件，一種是初始化配置文件，用于初始化系統(tǒng)參數(shù)。另一種是章節(jié)配置文件，用于初始化章節(jié)信息。

MATLAB可以用fgetl函數(shù)一次讀取一行文本內(nèi)容，用strtok函數(shù)可以提取配置文件的指令及參數(shù)。用strtok函數(shù)提取指令及參數(shù)的代碼如下所示：

string=fgetl（fid）; %一次從文本文件中獲得一行數(shù)據(jù)

［str， remain］ = strtok（string， '< >'）; %str變量?jī)?chǔ)存命令指令

［para1，para2］ = strtok（remain， ‘ > = ‘）;

parameter=［para1，para2］; %parameter變量?jī)?chǔ)存參數(shù)

提取到指令及參數(shù)后，可以用switch選擇模塊選擇不同操作。為了忽略指令的大小寫(xiě)，可以用lower函數(shù)將所有接受到的指令改為小寫(xiě)。

3.4媒體文件載入

大部分游戲都是有音樂(lè)、圖片、視頻等媒體信息的，本游戲也有音樂(lè)和圖片媒體。圖片媒體的載入與角色載入一樣，都是用Axes控件的子類Image來(lái)儲(chǔ)存圖片信息。至于音樂(lè)媒體，可以使用MATLAB的audioread函數(shù)讀取音頻文件，用audioplayer函數(shù)裝載音頻信息，用play函數(shù)播放音樂(lè)，用stop函數(shù)停止音樂(lè)。音頻文件載入的示范代碼如下所示：

［y，F(xiàn)s］=audioread（inputData.BGM｛index｝）; %讀取音頻文件

BGM=audioplayer（y，F(xiàn)s）; %裝載音頻信息

play（BGM）; %播放音樂(lè)

stop（BGM）; %停止播放

4　結(jié)束語(yǔ)

本文所實(shí)現(xiàn)的游戲，可玩性極佳，作品是多劇情多結(jié)局模式，有及時(shí)存檔功能，可切換背景音樂(lè)，滿足RPG游戲所需的所有基本要素，這個(gè)游戲最大的亮點(diǎn)在于腳本文件的實(shí)現(xiàn)，若要擴(kuò)充劇情無(wú)需修改代碼，只需要修改配置文件，不用重新編譯程序，后續(xù)的工作量能減小。

［1］陳子為.基于Matlab GUI掃雷游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2008，24：85-88.

［2］張賢明.MATLAB語(yǔ)言及應(yīng)用案例［M］.南京：東南大學(xué)出版社，2014：165-195.

魯瑜亮（1994－），男，浙江長(zhǎng)興人，現(xiàn)就讀于東南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院。