HTML5开发Kinect体感游戏实例详解

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HTML5,游戏开发

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A、简介

我们要做的是怎样一款游戏？

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在前不久成都TGC展会上，我们开发了一款《火影忍者手游》的体感游戏，主要模拟手游章节《九尾袭来 》，用户化身四代，与九尾进行对决，吸引了大量玩家参与。 表面上看，这款游戏与其它体感体验无异，实际上，它一直运行于浏览器Chrome下，也就是说，我们只需要掌握前端相应技术，就可以开发基于Kinect的网页体感游戏。

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B、实现原理

实现思路是什么？

使用H5开发基于Kinect的体感游戏，其实工作原理很简单，由Kinect采集到玩家及环境数据，比如人体骨骼，使用某种方式，使浏览器可以访问这些数据。

1、采集数据

Kinect有三个镜头，中间镜头类似普通摄像头，获取彩色图像。左右两边镜头则是通过红外线获取深度数据。我们使用微软提供的SDK去读取以下类型数据：

色彩数据：彩色图像；

深度数据：颜色尝试信息；

人体骨骼数据：基于以上数据经计算，获取到人体骨骼数据。

2、使浏览器可访问到Kinect数据

我尝试和了解过的框架，基本上是以socket让浏览器进程与服务器进行通信 ，进行数据传输：

Kinect-HTML5 用C#搭建服务端，色彩数据、尝试数据、骨骼数据均有提供；

ZigFu 支持H5、U3D、Flash进行开发，API较为完整，貌似收费；

DepthJS 以浏览器插件形式提供数据访问；

Node-Kinect2 以Nodejs搭建服务器端，提供数据比较完整，实例较多。

我最终选用Node-Kinect2，虽然没有文档，但是实例较多，使用前端工程师熟悉的Nodejs，另外作者反馈比较快。

Kinect： 捕获玩家数据，比如深度图像、彩色图像等；

Node-Kinect2： 从Kinect获取相应数据，并进行二次加工；

浏览器： 监听node应用指定接口，获取玩家数据并完成游戏开发。

C、准备工作

先得买个Kinect啊

1、系统要求：

这是硬性要求，我曾在不符合要求的环境下浪费太多时间。

USB3.0

支持DX11的显卡

win8及以上系统

支持Web Sockets的浏览器

当然Kinect v2传感器是少不了的

2、环境搭建流程：

连接上Kinect v2

安装 KinectSDK-v2.0

安装 Nodejs

安装 Node-Kinect2

npm install kinect2

D、实例演示

说什么都不如给我一个例子！

下图例，我们演示如何获取人体骨骼，并标识脊椎中段及手势：

1、服务器端

创建web服务器，并将骨骼数据发送到浏览器端，代码如下：

var Kinect2 = require(../../lib/kinect2),express = require(express),app = express(),server = require(http).createServer(app),io = require(socket.io).listen(server);var kinect = new Kinect2();// 打开kinectif(kinect.open()) {// 监听8000端口server.listen(8000);// 指定请求指向根目录app.get(/, function(req, res) {res.sendFile(dirname + /public/index.html);});// 将骨骼数据发送给浏览器端kinect.on(odyFrame, function(bodyFrame){io.sockets.emit(odyFrame, bodyFrame);});// 开始读取骨骼数据kinect.openBodyReader();}

2、浏览器端

浏览器端获取骨骼数据，并用canvas描绘出来，关键代码如下：

var socket = io.connect(/);var ctx = canvas.getContext(2d);socket.on(odyFrame, function(bodyFrame){ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);var index = 0;// 遍历所有骨骼数据bodyFrame.bodies.forEach(function(body){if(body.tracked) {for(var jointType in body.joints) {var joint = body.joints[jointType];ctx.fillStyle = colors[index];// 如果骨骼节点为脊椎中点if(jointType == 1) {ctx.fillStyle = colors[2];}ctx.fillRect(joint.depthX * 512, joint.depthY * 424, 10, 10);}// 识别左右手手势updateHandState(body.leftHandState, body.joints[7]);updateHandState(body.rightHandState, body.joints[11]);index++;}});});

很简单的几行代码，我们便完成了玩家骨骼捕获，有一定 javascript基础的同学应该很容易能看明白，但不明白的是我们能获取哪些数据？如何获取？骨骼节点名称分别是什么？而node-kienct2并没有文档告诉我们这些。

E、开发文档

Node-Kinect2并没有提供文档，我将我测试总结的文档整理如下：

1、服务器端能提供的数据类型；

kinect.on(odyFrame, function(bodyFrame){}); //还有哪些数据类型呢？

2、骨骼节点类型

body.joints[11] // joints包括哪些呢？

3、手势，据测识别并不是太准确，在精度要求不高的情况下使用

4、骨骼数据

body [object] {

bodyIndex [number]：索引，允许6人

joints [array]：骨骼节点，包含坐标信息，颜色信息

leftHandState [number]：左手手势

rightHandState [number]：右手手势

tracked [boolean]：是否捕获到

trackingId

}

5、kinect对象

F、实战总结

火影体感游戏经验总结

接下来，我总结一下TGC《火影忍者手游》的体感游戏开发中碰到的一些问题。

1、讲解之前，我们首先需要了解下游戏流程。

2、服务器端

游戏需要玩家骨骼数据（移动、手势），彩色图像数据（某一手势下触发拍照），所以我们需要向客户端发送这两部分数据。值得注意的是，彩色图像数据体积过大，需要进行压缩。

var emitColorFrame = false;io.sockets.on(connection, function (socket){socket.on(startColorFrame, function(data){emitColorFrame = true;});});kinect.on(multiSourceFrame, function(frame){// 发送玩家骨骼数据io.sockets.emit(odyFrame, frame.body);// 玩家拍照if(emitColorFrame) {var compression = 1;var origWidth = 1920;var origHeight = 1080;var origLength = 4 * origWidth * origHeight;var compressedWidth = origWidth / compression;var compressedHeight = origHeight / compression;var resizedLength = 4 * compressedWidth * compressedHeight;var resizedBuffer = new Buffer(resizedLength);// ...// 照片数据过大，需要压缩提高传输性能zlib.deflate(resizedBuffer, function(err, result){if(!err) {var buffer = result.toString(ase64);io.sockets.emit(colorFrame, buffer);}});emitColorFrame = false;}});kinect.openMultiSourceReader({frameTypes: Kinect2.FrameType.body | Kinect2.FrameType.color});

3、客户端

客户端业务逻辑较复杂，我们提取关键步骤进行讲解。

3.1、用户拍照时，由于处理的数据比较大，为防止页面出现卡顿，我们需要使用web worker

(function(){ importScripts(pako.inflate.min.js);var imageData; function init() { addEventListener(message, function (event) { switch (event.data.message) {case "setImageData": imageData = event.data.imageData; break;case "processImageData": processImageData(event.data.imageBuffer); break; } }); } function processImageData(compressedData) { var imageBuffer = pako.inflate(atob(compressedData)); var pixelArray = imageData.data; var newPixelData = new Uint8Array(imageBuffer); var imageDataSize = imageData.data.length; for (var i = 0; i < imageDataSize; i++) { imageData.data[i] = newPixelData[i]; } for(var x = 0; x < 1920; x++) { for(var y = 0; y < 1080; y++) {var idx = (x + y * 1920) * 4;var r = imageData.data[idx + 0]; var g = imageData.data[idx + 1]; var b = imageData.data[idx + 2]; } } self.postMessage({ "message": "imageReady", "imageData": imageData }); } init();})();

3.2、接投影仪后，如果渲染面积比较大，会出现白屏，需要关闭浏览器硬件加速。

3.3、现场光线较暗，其它玩家干扰，在追踪玩家运动轨迹的过程中，可能会出现抖动的情况，我们需要去除干扰数据。（当突然出现很大位移时，需要将数据移除）

var tracks = this.tracks;var len = tracks.length;// 数据过滤if(tracks[len-1] !== window.undefined) {if(Math.abs(n - tracks[len-1]) > 0.2) {return;}}this.tracks.push(n);

3.4、当玩家站立，只是左右少量晃动时，我们认为玩家是站立状态。

// 保留5个数据if(this.tracks.length > 5) {this.tracks.shift();} else {return;}// 位移总量var dis = 0;for(var i = 1; i < this.tracks.length; i++) {dis += this.tracks[i] - this.tracks[i-1];}if(Math.abs(dis) this.tracks[3]) {this.turnRight();} else {this.turnLeft();}this.run();}

G、展望

1、使用HTML5开发Kinect体感游戏，降低了技术门槛，前端工程师可以轻松的开发体感游戏；

2、大量的框架可以应用，比如用JQuery、CreateJS、Three.js（三种不同渲染方式）；

3、无限想象空间，试想下体感游戏结合webAR，结合webAudio、结合移动设备，太可以挖掘的东西了……想想都激动不是么！