【CSON原创】HTML5实现3D迷宫

winston

功能描述：
左右方向键控制玩家的方向，上下方向键控制玩家的前进和后退。
效果预览：


实现原理：
在上面的效果预览中，可以看到右边是2D的平面地图，而左边的则是第一人称的3D视图，这两幅图的关系是非常密切的，实质上，实现3D视觉的过程，就是依据2D地图把地图转换成第一人称视觉的过程。
在之前的一篇文章：《javascript实现3D房间》中，3D效果的实现只局限于平面（意思是从侧面看没有立体效果），在这种有局限性的3D效果中，我们以一个个物体为单位，通过不同物体平面之间的视觉差实现3D。而在这次的效果中，为了使物体从不同角度看都能具有立体效果，我们把单位从平面改成线。
首先，我们创建一个叫视觉平面的东西，它像一面镜子，把实物投影到一个平面上，首先初始化该平面的尺寸：
screenSize:[320,240],//视觉屏幕尺寸
之后，我们可以以1像素为单位，只要知道物体每个像素在该视觉平面上显示出来的高度，就可以绘制出物体在第一人称视觉上的效果。
以视觉平面上的第一个像素线段为例，根据比例可得知：玩家到视觉平面的距离/玩家到物体的实际距离=物体在视觉平面上的高度/物体的实际高度。由于玩家到视觉平面的距离和物体的实际高度我们可以自己定义，因此我们只要知道玩家到物体的距离，就可以知道物体该像素在视觉平面的高度。
怎样知道玩家到物体的实际距离呢？这时我们就需要借助和3D视觉图密切相关的2D地图了。首先，我们定义玩家的最大视觉角度为60度（意思是玩家的视觉范围角度），由于我们现在处理的是平面的第一条像素线，因此该像素线相对于玩家的角度就为-30度。在地图上，我们可以知道玩家的X,Y位置和玩家的方向，因此我们就可以知道第一条像素线在地图上的方向。
在2D地图上怎么表示3D视觉平面上的一条像素线呢？其实仔细想想就可以发现，3D视觉平面中的一条像素线，相当于2D地图上特定方向上发出的一条射线，射线与物体的交点就是3D视觉平面中的那条像素线的内容。因此，只要我们计算出该射线的长度（起点：玩家位置 终点：射线和物体相交的位置），就可以知道玩家与物体的距离，从而求得改像素的物体在视觉平面上的高度。
最后只要循环遍历视觉平面上的每一条1px宽的像素线，并根据2D地图上对应射线的长度，就可以求得视觉平面上所有视觉范围内的物体每一像素的高度，形成3D视觉效果。

代码分析：
　　主要看实现的核心代码，循环遍历视觉平面上每条像素线，绘制出该像素线上的物体内容：

var context=this.screenContext;

    context.clearRect(0,0,this.screenSize[0],this.screenSize[1]);
    context.fillStyle="rgb(203,242,238)";
    context.fillRect(0,0,this.screenSize[0],this.screenSize[1]/2);
    context.fillStyle="rgb(77,88,87)";
    context.fillRect(0,this.screenSize[1]/2,this.screenSize[0],this.screenSize[1]/2);

由于该效果需要两个canvas（一个显示地图，一个显示3D视觉图），因此我们首先获取3D视觉图上的canvas，并绘制地面和天空。

//cnGame.context.beginPath();
    for(var index=0,colCount=this.screenSize[0]/this.viewColWidth;index<colCount;index++){
        screenX=-this.screenSize[0]/2+index*this.viewColWidth;//该竖线在屏幕的x坐标   
        colAngle=Math.atan(screenX/this.screenDistant);//玩家的视线到屏幕上的竖线所成的角度
        colAngle%=2*Math.PI;
        var angle=this.player.angle/180*(Math.PI)-colAngle;//射线在地图内所成的角度
        angle%=2*Math.PI;
        if(angle<0){
            angle+=2*Math.PI;
        }
        distant=0;
        x=0;
        y=0;
        centerX=this.player.x+(this.player.width)/2;//玩家中点X坐标
        centerY=this.player.y+(this.player.height)/2;//玩家中Y坐标
        while(this.map.getPosValue(centerX+x,centerY-y)==0){
            distant+=1;
            x=distant*Math.cos(angle);
            y=distant*Math.sin(angle);
        }
        //如果射线在地图遇到墙壁,则画线
        /*cnGame.context.strokeStyle="#000";   
        cnGame.context.moveTo(centerX,centerY);
        cnGame.context.lineTo(centerX+x,Math.floor(centerY-y));
        cnGame.context.closePath();
        */
        
        distant*=Math.cos(colAngle);//防止鱼眼效果
   
        heightInScreen=this.screenDistant/(distant)*this.wallSize[2];//根据玩家到墙壁的距离计算墙壁在视觉平面的高度
        var img=cnGame.loader.loadedImgs[srcObj.stone2];
        context.drawImage(img,0,0,2,240,this.viewColWidth*index,(this.screenSize[1]-heightInScreen)/2, this.viewColWidth,heightInScreen)   
    }
之后，就可以开始循环遍历每条像素线，绘制出物体内容。在处理每条像素线的过程中，我们让射线每次增加1像素的长度，当射线遇到非空地的时候（getPosValue（x，y）>0），就停止增长，并记录下此时射线的长度，该长度就是玩家到该像素线内容的实际距离。
上面代码中，注释掉的部分其实就是用于绘制出发射的射线，如果大家有需要，可以恢复该部分的代码，就可以看到玩家的视觉范围。
需要注意的是，由于视觉平面有区别人的眼球（是一个平面而非球体），因此我们还需要使距离乘上玩家视觉角度的余弦值，从而避免了鱼眼效果。
最后，我们还可以在3D视觉图上绘制出玩家（拿枪的手），达到更好的效果。

完整demo下载：点击下载

　　参考文章：
使用HTML5的Canvas和raycasting创建一个伪3D游戏(part1)
Creating pseudo 3D games with HTML 5 canvas and raycasting
Ray-Casting Tutorial For Game Development And Other Purposes

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