HTML5开发Kinect体感游戏的实例应用


Posted in Javascript onSeptember 18, 2017

HTML5开发Kinect体感游戏的实例应用

一、简介

我们要做的是怎样一款游戏?

在前不久成都TGC2016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。

二、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。

HTML5开发Kinect体感游戏的实例应用

  • 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。

 三、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

四、实例演示

说什么都不如给我一个例子!

如下图所示,我们演示如何获取人体骨骼,并标识脊椎中段及手势:
HTML5开发Kinect体感游戏的实例应用

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kinect
if(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('bodyFrame', function(bodyFrame){
    io.sockets.emit('bodyFrame', 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('bodyFrame', 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。

 五、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('bodyFrame', function(bodyFrame){}); //还有哪些数据类型呢?

bodyFrame 骨骼数据
infraredFrame 红外数据
longExposureInfraredFrame 类似infraredFrame,貌似精度更高,优化后的数据
rawDepthFrame 未经处理的景深数据
depthFrame 景深数据
colorFrame 彩色图像
multiSourceFrame 所有数据
audio 音频数据,未测试

 2、骨骼节点类型

body.joints[11] // joints包括哪些呢?

节点类型 JointType 节点名称
0 spineBase 脊椎基部
1 spineMid  脊椎中部
2 neck 颈部
3 head 头部
4 shoulderLeft 左肩
5 elbowLeft 左肘
6 wristLeft 左腕
7 handLeft 左手掌
8 shoulderRight 右肩
9 elbowRight 右肘
10 wristRight 右腕
11 handRight 右手掌
12 hipLeft 左屁
13 kneeLeft 左膝
14 ankleLeft 左踝
15 footLeft 左脚
16 hipRight 右屁
17 kneeRight 右膝
18 ankleRight 右踝
19 footRight 右脚
20 spineShoulder 颈下脊椎
21 handTipLeft 左手指(食中无小)
22 thumbLeft 左拇指
23 handTipRight 右手指
24 thumbRight 右拇指

 

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

0 unknown 不能识别
1 notTracked 未能检测到
2 open 手掌
3 closed 握拳
4 lasso 剪刀手,并合并中食指

 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

on 监听数据
open 打开Kinect
close 关闭
openBodyReader 读取骨骼数据
open**Reader 类似如上方法,读取其它类型数据

 六、实战总结

火影体感游戏经验总结

接下来,我总结一下TGC2016《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。

1.1、通过手势触发开始游戏 1.2、玩家化身四代,左右跑动躲避九尾攻击
1.3、摆出手势“奥义”,触发四代大招 1.4、用户扫描二维码获取自己现场照片

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('bodyFrame', 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('base64');
        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。
HTML5开发Kinect体感游戏的实例应用

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) < 0.01) {
  this.stand();
} else {
  if(this.tracks[4] > this.tracks[3]) {
    this.turnRight();
  } else {
    this.turnLeft();
  }
  this.run();
}

七、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!

如有疑问请留言或者到本站社区交流讨论,感谢阅读,希望能帮助到大家,谢谢大家对本站的支持!

Javascript 相关文章推荐
ext 列表页面关于多行查询的办法
Mar 25 Javascript
ECMAScript 创建自己的js类库
Nov 22 Javascript
jquery ajax的success回调函数中实现按钮置灰倒计时
Nov 19 Javascript
简单谈谈Vue 模板各类数据绑定
Sep 25 Javascript
Vue2.0使用过程常见的一些问题总结学习
Apr 10 Javascript
node.JS md5加密中文与php结果不一致的解决方法
May 05 Javascript
JS按钮闪烁功能的实现代码
Jul 21 Javascript
如何让你的JS代码更好看易读
Dec 01 Javascript
讲解vue-router之命名路由和命名视图
May 28 Javascript
解决layui中的form表单与button的点击事件冲突问题
Aug 15 Javascript
jquery ajax 请求小技巧实例分析
Nov 11 jQuery
Vue发布订阅模式实现过程图解
Apr 30 Javascript
聊聊那些使用前端Javascript实现的机器学习类库
Sep 18 #Javascript
Web技术实现移动监测的介绍
Sep 18 #Javascript
探索webpack模块及webpack3新特性
Sep 18 #Javascript
浅谈JavaScript作用域和闭包
Sep 18 #Javascript
详解用函数式编程对JavaScript进行断舍离
Sep 18 #Javascript
深入浅析JavaScript中的RegExp对象
Sep 18 #Javascript
JavaScript 数组的进化与性能分析
Sep 18 #Javascript
You might like
星际争霸 Starcraft 发展史
2020/03/14 星际争霸
php遍历解析xml字符串的方法
2016/05/05 PHP
php+redis实现消息队列功能示例
2019/09/19 PHP
JavaScript入门学习书籍推荐
2008/06/12 Javascript
javascript分页代码(当前页码居中)
2012/09/20 Javascript
javascript模拟select,jselect的方法实现
2012/11/08 Javascript
原生js操作checkbox用document.getElementById实现
2013/10/12 Javascript
Javascript实现多彩雪花从天降散落效果的方法
2015/02/02 Javascript
JavaScript操作Oracle数据库示例
2015/03/06 Javascript
微信小程序开发(一) 微信登录流程详解
2017/01/11 Javascript
JavaScript数据结构之单链表和循环链表
2017/11/28 Javascript
JavaScript树的深度优先遍历和广度优先遍历算法示例
2018/07/30 Javascript
angularjs下ng-repeat点击元素改变样式的实现方法
2018/09/12 Javascript
JS函数节流和防抖之间的区分和实现详解
2019/01/11 Javascript
纯javascript实现选择框的全选与反选功能
2019/04/08 Javascript
关于vue状态过渡transition不起作用的原因解决
2019/04/09 Javascript
js中的面向对象之对象常见创建方法详解
2019/12/16 Javascript
[04:52]第二届DOTA2亚洲邀请赛主赛事第一天比赛集锦:OG娜迦海妖放大配合谜团大中3人
2017/04/02 DOTA
Python中转换角度为弧度的radians()方法
2015/05/18 Python
Python同时向控制台和文件输出日志logging的方法
2015/05/26 Python
基于python 字符编码的理解
2017/09/02 Python
Python设计模式之观察者模式简单示例
2018/01/10 Python
使用python爬虫获取黄金价格的核心代码
2018/06/13 Python
python3.7.0的安装步骤
2018/08/27 Python
python代理工具mitmproxy使用指南
2019/07/04 Python
基于python+selenium的二次封装的实现
2020/01/06 Python
python中HTMLParser模块知识点总结
2021/01/25 Python
Internal修饰符有什么含义
2013/07/10 面试题
优秀党员主要事迹
2014/01/19 职场文书
语文高效课堂实施方案
2014/05/03 职场文书
公安机关查摆剖析材料
2014/10/10 职场文书
生产现场禁烟通知
2015/04/23 职场文书
银行保安拾金不昧表扬稿
2015/05/05 职场文书
担保书范文
2019/07/09 职场文书
Python+Tkinter制作专属图形化界面
2022/04/01 Python
vue+elementUI实现表格列的显示与隐藏
2022/04/13 Vue.js