Камера: скроллинг мира

Экранная координата объекта равна мировой минус камера: спрайт, стоящий в мире на (300, 120), при камере (100, 50) рисуется в точке (200, 70). Точнее — потому что камера говорит, какое место мира совпадает с углом окна. В коде это один сдвиг GeoM: op.GeoM.Translate(x - camX, y - camY), применяемый к каждому рисованию. Логика игры о камере не знает: герой едет в мировых координатах, коллизии считаются в мировых координатах, и только Draw вычитает оффсет. Поменяйте камеру — мир на экране сдвинется, а состояние игры не изменится ни на бит.

У официального примера camera движка тот же принцип, только оформленный матрицей: мир рисуется в большую offscreen-картинку, а затем одним DrawImage на экран с матрицей Translate(-x, -y) — и к этой же матрице легко добавляются масштаб и поворот. Для камеры без зума оба пути равнозначны: сдвиг на каждом спрайте или сдвиг всей сцены разом. Выбирайте один способ и держитесь его: смешивать вычитание в координатах с матрицами в одном рендере — верный способ получить двойной сдвиг, который ищется часами.

Оффсет сам себя не поставит: каждый тик камера должна догонять героя. Цель следования считается элементарно — герой в центре окна: targetX := hero.x - viewW/2, и с этой строкой камера уже работает. Но жёсткая привязка выглядит дёшево: герой стоит на месте экрана, а мир под ним ползёт в точности с его движением, каждый шаг героя — шаг картинки, глазу не за что зацепиться. Классическое лечение — линейная интерполяция: camX += (targetX - camX) * 0.15. Камера каждый тик проезжает пятнадцать процентов оставшегося расстояния, догоняя героя с лёгким запаздыванием — движение получает вес, а картинка дышит.

Множитель — единственная ручка характера камеры. Пятнадцать процентов за тик при TPS 60 — мягкий догон за треть секунды; ноль целых ноль пять — ленивая камера для исследовательских игр; единица возвращает жёсткую привязку. Обратная сторона плавности: при lerp герой на краю экрана в момент резкого рывка ненадолго выходит из виду, поэтому в жанрах, где важна каждая секунда видимости — файтинги, платформеры с точными прыжками, — часто берут зону покоя: пока герой внутри центральной полосы окна, камера стоит, вышёл за границу — поехала.

Множитель привязан к частоте тиков: те же пятнадцать процентов при SetTPS на сто двадцать догоняют вдвое быстрее, потому что шагов за секунду станет вдвое больше. Поднимая TPS ради точной физики из урока про движение, пересчитывайте и характер камеры — это та же константа, что и framesPer анимации: её место в конфиге рядом с TPS.

Без ограничений плавная камера рано или поздно уезжает за край уровня: герой подошёл к правой границе, догон пошёл дальше, и справа от уровня открылась черная пустота. Лечение — clamp: камера зажимается в диапазон от нуля до размера мира минус размер окна. У левого верхнего угла camX не бывает меньше нуля, у правого — больше, чем worldW - viewW: дальше рисовать нечего. Для оси Y всё то же самое с высотой мира и окна из урока про окно и холст.

Отдельного внимания заслуживает вырожденный случай: мир уже окна. Тогда worldW - viewW отрицательно, и зажим честно попытается держать камеру между нулём и минус числом — картинка будет дрожать между двумя крайностями. Договоритесь заранее: если мир меньше окна по какой-то оси, камера по этой оси замирает на нуле (или центрирует мир), и уровень дополняется рамкой фона. Это пятиминутная проверка, которая экономит вечер отладки дрожания на тестовой карте.

Дробная камера — норма, а не грязь: герой едет плавно, и DrawImage принимает дробные координаты. Округление до целых пикселей стоит включать, когда хочется пиксель-чёткости, и тогда округляйте в одном месте — при отрисовке, а не в состоянии камеры: иначе накопленная ошибка округления будет тормозить камеру относительно героя, и вы будете искать источник рассинхрона в формуле догона, где его нет.

Преобразование работает в обе стороны, и обратное не менее важно прямого. Прямое — мир в экран — выполняет отрисовка. Обратное — экран в мир — нужен вводу: клик по экрану должен попасть в ту точку мира, на которую игрок смотрит. Для простой камеры-оффсета ответ — прибавление: worldX := screenX + camX. Для камеры с масштабом и поворотом сумма уже не работает, и здесь путь матриц из официального примера: мировая матрица камеры обратима, метод Invert разворачивает её, а Apply применяет к точке экрана — и получает точку мира. Матрица может быть необратимой при вырожденном масштабе, и пример честно возвращает NaN — граничный случай, о котором стоит помнить, если вы добавляете зум.

Правило распределения работы простое: всё, что видит игрок, — в экранных координатах с вычетом камеры; всё, что происходит в мире, — в мировых без камеры. Мост между ними — две формулы урока. Как только обе стоят на месте, исчезает целый класс багов, при которых игра отвечает не там, где показывает: прицелы, подсветки тайлов под курсором и клики по меню из мира живут в этой границе.

Камера отдаёт бонус, о котором легко забыть: если виден кусок мира, значит рисовать нужно только его. Цикл по тайлмапе ограничивается видимой областью: левая ячейка — int(camX / tileSize), правая — та же формула плюс ширина окна в тайлах, и два вложенных цикла идут уже по этому диапазону, а не по всей матрице. Уровень сто на сто тайлов при окне двадцать на пятнадцать перестаёт быть тремя сотнями лишних DrawImage за кадр — наружу выезжают только тайлы, попадающие в окно. Границы диапазона тоже зажимаются в границы матрицы: у левого края камеры деление может дать отрицательную ячейку, у правого — выйти за ширину карты, и оба конца проверяются clamp-ом, как сама камера. Цену отрисовки, кэш движка и профилирование этого хозяйства разберёт урок про производительность, а сейчас достаточно привычки: границы цикла считаются от камеры.

Мир с камерой меняет и ощущение размера кода: вся большая карта по-прежнему матрица чисел, весь рендер — два цикла с вычетом, вся логика — без единого упоминания о камере. Это последний кирпич, после которого игра перестаёт быть комнатой и становится уровнем: границы, догон, зажим и перевод ввода — четыре функции, которые не растут вместе с миром. Дальше по курсу в игру добавится текст — счёт и названия, — и HUD окажется той редкой частью, которую камера трогать не должна: интерфейс рисуется после мира в чистых экранных координатах.