HTML5開發Kinect體感游戲實例詳解

一、簡介

我們要做的是怎樣一款游戲？

在前不久成都TGC2016展會上，我們開發了一款《火影忍者手游》的體感游戲，主要模擬手游章節《九尾襲來 》，用戶化身四代，與九尾進行對決，吸引了大量玩家參與。 表面上看，這款游戲與其它體感體驗無異，實際上，它一直運行于瀏覽器Chrome下，也就是說，我們只需要掌握前端相應技術，就可以開發基于Kinect的網頁體感游戲。

二、實現原理

實現思路是什么？

使用H5開發基于Kinect的體感游戲，其實工作原理很簡單，由Kinect采集到玩家及環境數據，比如人體骨骼，使用某種方式，使瀏覽器可以訪問這些數據。

1、采集數據

Kinect有三個鏡頭，中間鏡頭類似普通攝像頭，獲取彩色圖像。左右兩邊鏡頭則是通過紅外線獲取深度數據。我們使用微軟提供的SDK去讀取以下類型數據：

• 色彩數據：彩色圖像；

• 深度數據：顏色嘗試信息；

• 人體骨骼數據：基于以上數據經計算，獲取到人體骨骼數據。

2、使瀏覽器可訪問到Kinect數據

我嘗試和了解過的框架，基本上是以socket讓瀏覽器進程與服務器進行通信 ，進行數據傳輸：

• Kinect-HTML5 用C#搭建服務端，色彩數據、嘗試數據、骨骼數據均有提供；

• ZigFu 支持H5、U3D、Flash進行開發，API較為完整，貌似收費；

• DepthJS 以瀏覽器插件形式提供數據訪問；

• Node-Kinect2 以Nodejs搭建服務器端，提供數據比較完整，實例較多。

我最終選用Node-Kinect2，雖然沒有文檔，但是實例較多，使用前端工程師熟悉的Nodejs，另外作者反饋比較快。

• Kinect： 捕獲玩家數據，比如深度圖像、彩色圖像等；

• Node-Kinect2： 從Kinect獲取相應數據，并進行二次加工；

• 瀏覽器： 監聽node應用指定接口，獲取玩家數據并完成游戲開發。

三、準備工作

先得買個Kinect啊

1、系統要求：

這是硬性要求，我曾在不符合要求的環境下浪費太多時間。

• USB3.0

• 支持DX11的顯卡

• win8及以上系統

• 支持Web Sockets的瀏覽器

• 當然Kinect v2傳感器是少不了的

2、環境搭建流程：

1. 連接上Kinect v2

2. 安裝 KinectSDK-v2.0

3. 安裝 Nodejs

4. 安裝 Node-Kinect2

npm install kinect2

四、實例演示

說什么都不如給我一個例子！

如下圖所示，我們演示如何獲取人體骨骼，并標識脊椎中段及手勢：

1、服務器端

創建web服務器，并將骨骼數據發送到瀏覽器端，代碼如下：

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();  // 打開kinect  if(kinect.open()) {  	// 監聽8000端口  	server.listen(8000);  	// 指定請求指向根目錄  	app.get('/', function(req, res) {  		res.sendFile(dirname + '/public/index.html');  	});  	// 將骨骼數據發送給瀏覽器端  	kinect.on('bodyFrame', function(bodyFrame){  		io.sockets.emit('bodyFrame', bodyFrame);  	});  	// 開始讀取骨骼數據  	kinect.openBodyReader();  }

2、瀏覽器端

瀏覽器端獲取骨骼數據，并用canvas描繪出來，關鍵代碼如下：

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;  	// 遍歷所有骨骼數據  	bodyFrame.bodies.forEach(function(body){  		if(body.tracked) {  			for(var jointType in body.joints) {  				var joint = body.joints[jointType];  				ctx.fillStyle = colors[index];  				// 如果骨骼節點為脊椎中點  				if(jointType == 1) {  					ctx.fillStyle = colors[2];  				}  				ctx.fillRect(joint.depthX * 512, joint.depthY * 424, 10, 10);  			}  			// 識別左右手手勢  			updateHandState(body.leftHandState, body.joints[7]);  			updateHandState(body.rightHandState, body.joints[11]);  			index++;  		}  	});  });

很簡單的幾行代碼，我們便完成了玩家骨骼捕獲，有一定 javascript基礎的同學應該很容易能看明白，但不明白的是我們能獲取哪些數據？如何獲取？骨骼節點名稱分別是什么？而node-kienct2并沒有文檔告訴我們這些。

五、開發文檔

Node-Kinect2并沒有提供文檔，我將我測試總結的文檔整理如下：

1、服務器端能提供的數據類型；

kinect.on('bodyFrame', function(bodyFrame){}); //還有哪些數據類型呢？

2、骨骼節點類型

body.joints[11] // joints包括哪些呢？

3、手勢，據測識別并不是太準確，在精度要求不高的情況下使用

4、骨骼數據

body [object] {

bodyIndex [number]：索引，允許6人

joints [array]：骨骼節點，包含坐標信息，顏色信息

leftHandState [number]：左手手勢

rightHandState [number]：右手手勢

tracked [boolean]：是否捕獲到

trackingId

}

5、kinect對象

六、實戰總結

火影體感游戲經驗總結

接下來，我總結一下TGC2016《火影忍者手游》的體感游戲開發中碰到的一些問題。

1、講解之前，我們首先需要了解下游戲流程。

2、服務器端

游戲需要玩家骨骼數據（移動、手勢），彩色圖像數據（某一手勢下觸發拍照），所以我們需要向客戶端發送這兩部分數據。值得注意的是，彩色圖像數據體積過大，需要進行壓縮。

var emitColorFrame = false;  io.sockets.on('connection', function (socket){  	socket.on('startColorFrame', function(data){  		emitColorFrame = true;  	});	  });  kinect.on('multiSourceFrame', function(frame){    	// 發送玩家骨骼數據  	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);  		// ...  		// 照片數據過大，需要壓縮提高傳輸性能  		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、客戶端

客戶端業務邏輯較復雜，我們提取關鍵步驟進行講解。

3.1、用戶拍照時，由于處理的數據比較大，為防止頁面出現卡頓，我們需要使用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、接投影儀后，如果渲染面積比較大，會出現白屏，需要關閉瀏覽器硬件加速。

3.3、現場光線較暗，其它玩家干擾，在追蹤玩家運動軌跡的過程中，可能會出現抖動的情況，我們需要去除干擾數據。（當突然出現很大位移時，需要將數據移除）

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

3.4、當玩家站立，只是左右少量晃動時，我們認為玩家是站立狀態。

// 保留5個數據  if(this.tracks.length > 5) {  	this.tracks.shift();  } else {  	return;  }    // 位移總量  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開發Kinect體感游戲，降低了技術門檻，前端工程師可以輕松的開發體感游戲；

2、大量的框架可以應用，比如用JQuery、CreateJS、Three.js（三種不同渲染方式）；

3、無限想象空間，試想下體感游戲結合webAR，結合webAudio、結合移動設備，太可以挖掘的東西了……想想都激動不是么！