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：
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。
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：
rush:js;">
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：
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：
rush:java;">
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：
rush:js;">
var socket = io.connect('/');
var ctx = canvas.getContext('2d');
socket.on('bodyFrame',function(bodyFrame){
ctx.clearRect(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；
rush:js;">
kinect.on('bodyFrame',function(bodyFrame){}); //还有哪些数据类型呢？
彩色图像dio
2、骨骼节点类型
rush:js;">
body.joints[11] // joints
包括哪些呢？
名称neshoulder
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
Nownottracked
4、骨骼数据
rush:js;">
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
关闭方法，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。
rush:js;">
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
rush:js;">
(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）
// 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。
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！
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