Flash攝像頭游戲課件的設計之動畫制作論文
摘要：
攝像頭游戲是隨著技術的進步產生出來的一種新的游戲形式，它擺脫了鼠標與鍵盤的限制，給游戲者以全新的互動體驗。Flash 8提供的位圖處理功能為Flash攝像頭游戲的實現(xiàn)提供了可能。將攝像頭游戲技術引入到Flash課件的開發(fā)，可以充分發(fā)揮其互動性和趣味性，與傳統(tǒng)Flash課件相比，具有其不可替代的優(yōu)勢。該文提出設計Flash攝像頭游戲課件的基本原則，并以《水果樂園》課件為例，詳細介紹了開發(fā)的過程和主要實現(xiàn)方法，為攝像頭游戲類課件制作提供了參考。
關鍵詞：Flash；攝像頭游戲；
一、引言
攝像頭游戲是隨著攝像頭的普及和圖形圖像技術的不斷發(fā)展而出現(xiàn)的。它擺脫了鼠標鍵盤的限制，給游戲者帶來全新的游戲體驗，能夠實現(xiàn)許多傳統(tǒng)游戲無法實現(xiàn)的游戲效果。它通過攝像頭將玩家投影到游戲中，由玩家自己做動作與游戲進行交互。畫面中登場的敵人或道具都將對玩家的動作即刻做出反應，讓玩家體驗到前所未有的新鮮感。
Flash課件是用Flash的形式表現(xiàn)教學內容一種課件形式。Flash課件充分利用了Flash的直觀性、互動性以及娛樂性，能夠有效的調動學生的學習積極性，激發(fā)學生的學習樂趣，在當前的教學過程中發(fā)揮著越來越大的作用。Flash攝像頭游戲課件整合了攝像頭游戲和Flash課件的優(yōu)點，充分體現(xiàn)了寓教于樂的教學思想。它帶給學生全新的游戲感受，能夠極大的激發(fā)學生的學習興趣。它能夠激發(fā)學生的多種感觀刺激，建立強烈的真實感，通過游戲過程中學生與游戲的互動，還能夠促進學生手、耳、眼以及肢體的相互協(xié)調，達到較好的教學效果。
二、Flash攝像頭游戲課件的設計原則
Flash攝像頭游戲課件具有較好參與性、體驗性，能夠有效增強學習效果，提高學習效率，特別適合于學生動作類技能的訓練。在設計的過程中，應遵循如下原則，體現(xiàn)其獨特的優(yōu)勢。
（1）教學性原則
這是所有課件，應用于教學的最基本的要求，該類課件也不例外，在設計的過程中，必須針對一定的教學目標，遵循認知過程的一般規(guī)律，組織教學內容和教學活動。緊密圍繞以學生學習為中心的設計思路。
（2）易用性原則
攝像頭游戲課件的交互，計算機對于學習者的動作回應，都是建立在動作檢測，捕捉學習者動作影像的基礎上。設計過程中應考慮讓學習者的操作盡量簡便，易于上手使用。做好課件使用的幫助或者使用手冊。
（3）科學性原則
課件的內容，不能有科學性的錯誤，這也是設計中基本要求，必須對課件所有呈示的內容，進行嚴格仔細的審查，保證學生看到的所有知識點，都必須科學、準確，一般由課件開發(fā)小組中學科專家把好關。
（4）藝術性原則
如果一個課件的展示不但取得良好的教學效果，而日‘使人賞心悅目，使人獲得美的享受，則說課件具有較高的藝術性。這樣的課件是好的內容與美的形式的統(tǒng)一，美的形式能激發(fā)學生的興趣，史好地表現(xiàn)內容。其表現(xiàn)有:展示的對象結構對稱，色彩柔和，搭配合理，有審美性。
（5）體驗性原則
攝像頭游戲課件因其交互的多維化，全方位，檢測學習者動作，使得學習者的沉浸感很強，要求學習者的個人形象和課件環(huán)境融合的過程中，能讓學習能有身臨其境的感覺，所以課件在設計的過程中，注意課件環(huán)境，界面的元素，聲音的效果，都必然能激發(fā)學習者的投入感。該原則是攝像頭游戲課件設計過程中最重要的原則，也是整個課件制作的關鍵，成敗所在。
三、Flash攝像頭游戲課件的設計與實現(xiàn)
在兒童英語教學中，引入Flash攝像頭游戲課件，使得兒童擺脫鍵盤和鼠標的單一化的交互方式，而進行身體動作與計算機的交互，增強兒童學習的體驗感，能較好的輔助英語的學習。以下是設計與開發(fā)的水果樂園課件的實現(xiàn)步驟和主要功能代碼。
1.攝像頭圖像的捕獲
使用Camera類實現(xiàn)對攝像頭圖像的捕獲。Camera.get()方法返回對用于捕獲視頻的 Camera 對象的引用。當 SWF 文件嘗試訪問 Camera.get() 返回的攝像頭時，F(xiàn)lash Player 顯示拒絕對話框，用戶可從中選擇是允許還是拒絕對攝像頭的訪問。setMode()方法將攝像頭的`捕獲模式設置為最符合指定要求的本機模式。//新建一個Camera對象，實例名為my_cam，并設置對象屬性。var my_cam:Camera = Camera.get();my_cam.setMode(160,120,30,true);
2.攝像頭圖像的顯示
1)顯示圖像
若要實際開始捕獲視頻，必須將 Camera 對象附加到 Video 對象。attachVideo(source:Object) : Void指定將在舞臺上的 Video 對象的邊界內顯示的視頻流 (source)。//新建一個Video對象，將Camera對象附加到Video上。var my_video:Video;my_video.attachVideo(my_cam);
2)水平翻轉圖像
由于攝像頭中看到的圖像與游戲者本人的方向相反。為了方便游戲者操作游戲，在加載圖像時應該把圖像左右翻轉。這一操作非常重要，將直接影響游戲者的游戲體驗。
Video._rotation 屬性可以實現(xiàn)對Video圖像的旋轉，但是無法實現(xiàn)左右翻轉的效果。
Video._xscale 屬性指示從 Video 對象注冊點開始應用的 Video 對象的水平縮放比例 。當x軸的水平縮放比例為-100時，則可以實現(xiàn)對Video對象的水平翻轉。默認注冊點為 (0，0)�？s放本地坐標系統(tǒng)將影響 _x 和 _y 屬性設置，這些設置是以整像素定義的。由于翻轉時是以左上角主測點為中心，因此在水平翻轉之后，Video對象的坐標雖然未發(fā)生改變，但是整體位置向左平移了Video. _width個像素。因此翻轉之后我們需要設置Video的新坐標為Video._x = Video._x+Video._width。
3.獲取圖像信息
要對獲取的圖像進行分析，必須將從攝像頭獲取的圖像信息提取出來。在Flash8中， Bitmap對象存儲了圖像中各點的RGB通道信息以及Alpha通道信息，可以使用new方法建立一個Bitmap對象。然后使用draw（）方法提取某一時刻video對象中的像素信息。
draw(source:Object,[matrix:Matrix],[colorTransform.:ColorTransform], [blendMode:Object], [clipRect:Rectangle], [smooth:Boolean]) : Void使用 Flash Player 矢量呈現(xiàn)器在目標圖像上繪制源圖像。使用 Matrix、ColorTransform、BlendMode 對象以及目標 Rectangle 對象來控制呈現(xiàn)的執(zhí)行方式。或者也可以指定縮放時是否應對位圖進行平滑處理。這只適用于當源對象是 BitmapData 對象時的情況。
import Flash.display.BitmapData;
//創(chuàng)建BitmapData對象Var snapshot:BitmapData=newBitmapData(output_vid._width，output_vid._height);
//從my_video獲取當前圖像now.draw(my_video);
4.運動檢測的實現(xiàn)
該部分是整個攝像頭游戲實現(xiàn)的核心。主要利用了Flash 8的位圖處理功能，即BitmapData類。
1)基本思路
我們可以使用getPixel(x，y)獲取前一張圖片上每個像素點的像素值，然后對比后一張圖片中的每一點的像素值，當像素的亮度差值變化達到一定程度時，認為該點發(fā)生了運動變化。通過這種方式，得到前后兩張圖片的負片效果圖。
//閥值tolerance=10;
//獲取當前圖像now某一點的RGB值nc=now.getPixel(x，y);
//紅色通道nr=nc16&0xff;
//綠色通道ng=nc8&0xff;
//藍色通道nb=nc&0xff;
//計算該點亮度值nl=Math.sqrt(nr*nr + ng*ng + nb*nb)
//獲取前一快照before同一點的RGB值bc=before.getPixel(x，y);
//紅色通道br=bc16&0xff;
//綠色通道bg=bc8&0xff;
//藍色通道bb=bc&0xff;
//計算該點亮度值bl=Math.sqrt(br*br + bg*bg + bb*bb);
//計算亮度值的變化d=Math.round(Math.abs(bl-nl));
if(dtolerance){//該點發(fā)生了變化 }
但是這種方法存在計算效率問題。按圖像大小為180*160像素，每秒30幀計算，每計算一副圖片需要的計算次數(shù)為180*160*30。圖像的像素越大，需要的計算次數(shù)就越多。采用隔點檢測的方法可以在一定程度上緩解計算壓力，即每隔n個像素檢測一次，這樣電腦的計算次數(shù)減少為原來的1/n。
2)改進思路
Flash8提供的圖像混合模式可以解決上面遇到的效率問題。Flash8提供了11種圖像混合模式。每一種混合模式可以得到不同的混合效果。Different 混合模式是基于兩張圖片之間的亮度差值進行計算，從而得到圖片的負片效果。利用該模式，便可以得到移動像素的檢測圖像。
//將前一張快照before的圖像繪制到當前快照now上，使用different混合模式now.draw(before， new Matrix()， null， "difference");
圖像中黑色表示沒有發(fā)生移動，其他顏色表示發(fā)生了移動。由于Flash8提供的混合模式是采用C++編碼實現(xiàn)的，因此運行效率要比Action Script編碼更加高效。
5.動態(tài)顯示檢測圖像
1)處理檢測圖像
通過以上兩種方式得到的圖像中色彩范圍較廣，這增加了統(tǒng)計上面的困難。通過使用 threshold() 方法，可以隔離和替換圖像中的顏色范圍，并對圖像像素執(zhí)行其它邏輯操作。threshold（）函數(shù)根據(jù)指定的閾值測試圖像中的像素值，并將通過測試的像素設置為新的顏色值。這樣，便得到了清晰醒目的檢測圖像。
//將大于閥值0xFF111111的像素替換為綠色。
myBitmap.threshold(myBitmap， myBitmap.rectangle， myBitmap.rectangle.topLeft， ""， 0xFF111111， 0xFF00FF00， 0x00FFFFFF， false);
2)檢測圖像的顯示
Bitmap對象無法直接在舞臺上顯示，必須附著在MovieClip上面才能顯示。因此可以使用MovieClip類的attachBitmap()方法，將獲取的圖像信息顯示出來。
//創(chuàng)建一個影片剪輯來顯示當前圖像this.createEmptyMovieClip(當前，this.getNextHighest Depth());
//將攝像頭獲取的圖像顯示在影片剪輯內bitmap_mc.attachBitmap(now，1);
3)檢測圖像的動態(tài)顯示
要實現(xiàn)檢測圖像的動態(tài)顯示，必須不斷的更新當前圖像now和歷史圖像before，并進行混合處理�？梢园褭z測圖像的功能寫成方法snapshot()，每隔100毫秒調用一次。
偽代碼如下：
function snapshot() {//獲取當前圖像//獲取檢測圖像//將檢測圖像繪制到//將檢測圖像中RGB超過閥值0xFF111111的部分替換成綠色//顯示檢測圖像//本次檢測完成之后，當前圖像便成為了歷史圖像。為下一次檢測做好準備。preBitmap = nowBitmap.clone();}
在該方法中，關鍵在于每次檢測完成之后當前圖像和歷史圖像的更新。
6.檢測特定區(qū)域內的運動狀態(tài)
經過上面幾步操作，已經得到了檢測圖像。檢測圖像是對整幅圖像的運動情況的反映。在游戲中，經常需要檢測的是某一特定區(qū)域的運動狀態(tài)。
1)檢測某點的運動狀態(tài)
因為已經到了檢測圖像，所以在檢測某一點運動狀態(tài)時，只需要判斷檢測圖像上該點的RGB值是否大于閥值。
偽代碼如下：
pix = myBitmap.getPixel(x， y);if (pix大于閥值) {//該點發(fā)生了運動}
2)檢測某區(qū)域的運動狀態(tài)
由于燈光因素、攝像頭圖像噪點等干擾因素的存在，每次只檢測一個點容易造成檢測結果的不穩(wěn)定。因此，大多采用區(qū)域檢測的方式。即在檢測某點運動狀態(tài)時，檢測的不僅僅是這個點，而是以該點開始的n*n個像素的區(qū)域（n的取值根據(jù)實際情況確定，在檢測點數(shù)量較多時，n的值不宜取太大。）。如果檢測區(qū)域內的像素點變化數(shù)量超過一定閥值，如60％，則認為該區(qū)域發(fā)生了運動。
需要注意的一點是，由于看到的圖像是經過水平翻轉的，但原有的圖像內部坐標系并沒有發(fā)生變化，因此，檢測時的取點位置也要水平翻轉。
//以(rectx，recty)為頂點的rectw*recth的矩形區(qū)域的運動情況
function ismove(a， rectx， recty， rectw， recth) {var i， j;
var sum = 0;
var pix;
for (i=1; i=rectw; i++) {for (j=1; j=recth; j++) {//圖像水平翻轉后取點位置相對變化pix = a.getPixel(160-i-rectx， j+recty);
if (pix132361) {sum++;
//trace("sum="+sum);
if (sum(recth*rectw/2)) {return (sum);
//該區(qū)域發(fā)生了運動} else {return 0;}}
在該方法中，檢測圖像、檢測區(qū)域頂點坐標、檢測區(qū)域大小都為作為變量輸入。采用這種方法，提高了程序的重用性，還可以實現(xiàn)對運動物體的檢測。
3)檢測點的設置
所謂檢測點，實際是一個影片剪輯。在進行區(qū)域檢測時，以該影片剪輯的坐標（x，y）確定檢測區(qū)域的坐標位置。檢測點可以是一個不可見的輔助點，也可以是舞臺中運動的物體。當把運動物體做為檢測點時，隨著物體的移動，檢測區(qū)域也隨之移動，因此可以實現(xiàn)對運動物體的檢測。檢測點的作用：一是可以起到輔助點的作用，簡化了檢測區(qū)域定位的繁瑣工作，使定位操作可視化。二是實現(xiàn)了代碼的重用，起到了簡化程序的作用。
7.實現(xiàn)攝像頭運動檢測的控制接口
游戲中檢測點接口的作用就是返回舞臺中被觸碰的檢測點編號。在接口函數(shù)中，調用了以上幾個功能函數(shù)。返回值為檢測點編號。
function istouch() {var max:Number = 0;
var min:Number;
var num:Number;
for (var i = 1; i=9; i++) {//檢測第i個檢測點是否被觸碰min = ismove(myBitmap, this["point"+i]._x-xpoint, this["point"+i]._y-ypoint, 10, 10);
//每次只能激發(fā)一個點，選擇9個點中移動最顯著的一個if (max max = min;num = i;}}
if (num) {//返回被觸碰的點的序號return (num);} else {//一個檢測點也沒碰到！;return 0;}}
8.游戲交互功能的實現(xiàn)
游戲功能交互的實現(xiàn)tulaoshi.com方法和其他Flash游戲大體類似。在此游戲中，主要包括3大功能模塊：子彈系統(tǒng)，氣球系統(tǒng) 和主控制系統(tǒng)。
1)子彈系統(tǒng)的實現(xiàn)
該部分主要是實現(xiàn)子彈的運動。游戲中有9個檢測點，每個檢測點都可以發(fā)射子彈。各位置發(fā)射的子彈運動方向是不同的。第i個檢測點的子彈方向為rot=i*20，初始位置在界面底部中央。
this._x = this._x-30*Math.cos(rot*Math.PI/180);
this._y = this._y-30*Math.sin(rot*Math.PI/180);
當子彈出界時，要使用this.unloadMovie()方法將該子彈實例銷毀，釋放內存。
2)氣球系統(tǒng)的實現(xiàn)
該部分主要是實現(xiàn)氣球的碰撞檢測，判斷氣球是否被子彈擊中需使用hitTest()函數(shù)。該函數(shù)有兩種用法：
用法 1：
根據(jù) shapeFlag 設置，將 x 和 y 坐標與指定實例的形狀或邊框進行比較。如果 shapeFlag 設置為 true，則只計算在舞臺上的實例實際占據(jù)的區(qū)域，并且如果 x 和 y 在任意一點重疊，則返回 true 值。
用法 2：
計算 target 和指定實例的邊框，如果它們在任意一點上重疊或交叉，則返回 true。
3)主控制系統(tǒng)的實現(xiàn)
主控制系統(tǒng)是實現(xiàn)互動功能的核心部分。主要工作就是把游戲中所有的功能模塊集成起來，對各功能模塊進行調度和顯示。一方面，主控制系統(tǒng)要接收從攝像頭功能接口傳遞的信息；一方面根據(jù)接收的信息執(zhí)行相應的功能代碼。
四、結束語
Flash攝像頭游戲課件能夠實現(xiàn)很多傳統(tǒng)Flash課件難以實現(xiàn)的效果，特別是對操作技能的培養(yǎng)。我們開發(fā)的《水果樂園》課件提供給一些小學，進行了英語學習實踐,效果還不錯。但是，對于Flash攝像頭游戲課件應用于學生高級思維策略的訓練，還沒有進行深入的研究，特別是角色扮演型、問題探究型等學習模式等實施，有待進一步的的探索和實踐。
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