在cocos2d里面如何使用Texture Packer和像素格式来优化spritesheet

翻译:子龙山人;精校:Sharyu;总监:taiyangmobile,Iven,sile

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[caption id="attachment_2362" align="alignright" width="250" caption="在cocos2d里面如何使用Texture Packer和像素格式来优化spritesheet"]Optimize texture usage with Texture Packer and Pixel Formats![/caption]

在cocos2d里面,为了使你的游戏获得最佳性能,你需要把许多小的sprite图片组合到一张大图里面,这张大图就叫做sprite sheet。

如果你使用cocos2d已经有一段时间了的话,你可能已经使用过了一款叫做Zwoptex的工具来帮你生成sprite sheet。Zwoptex是一个非常棒的工具--我在我的很多程序里面使用它,而且确实帮我节省了很多时间。

然后,这里有一款新的工具,叫做Texture Packer. 它类似于Zwoptex,也能创建sprite sheet,但是它还有一些非常方便的、很神奇的特性。

这篇文章将以一种教程的形式,讲述如何在cocos2d游戏开发使用Texture Packer,同时,你还将学习到如何使用像素格式(pixel formats)、Texture Packer 如何智能地让你的游戏加载速度更快,运行更流畅,而且还能够在游戏界面看起来很不错的前提下使用尽可能少的内存。

澄清:我在发博客之前就从Texture Packer这个工具的作者Andreas Low手中拿到了序列号。我当时并没有保证我会发一篇博文来回报他,但是,在我使用这个工具一段时间之后,它确实为我的应用程序减少了很多需要加载的内存,因此我爱上了这款工具。所以,我想让你们都了解它。

这篇教程是为那些熟悉cocos2d的人写的。如果你对cocos2d完全陌生的话,你应该从“怎样做一个简单的iphone应用程序” 系列和其它一些cocos2d的教程开始。

开始

首先,确保你安装了最新版本的cocos2d(在写作这篇文章的时候,版本号是Cocos2D v0.99.5-rc1). 获得最新版本非常重要,因为新版本里面增加了对一些新的图片格式的支持,而这恰恰是这篇文章后面要用到的。

一旦你安装完之后,你就可以启动XCode,然后使用cocos2d应用程序模板来新建一个工程并把它命名为TextureFun。

下一步,你需要一些图片来制作sprite sheets。你可以下载这些我收集来的样例图片,然后解压缩,并把整个解压缩后的目录拖到你的TextureFun工程的一个子文件夹下面,如下图所示:

Adding the art directory as a subfolder of your XCode project

好,现在你拥有一个工程模板和一些样例图片以,是时候使用TexturePacker来制作spritesheet了!

使用TexturePacker来创建spritesheet

你需要做的第一件事情就是下载Texture Packer. 请注意,你并不需要购买任何东西,对于这篇教程来说你只需要免费版本就足够了。但是如果你需要完整版本的话请点击购买TexturePacker

当你下载完之后双击,然后点击“TexturePacker.mpkg”,接下来就会弹出一个窗口,然后按照提示一步步安装在你的mac上。

Installing Texture Packer

在你完成安装之后,在你的Application文件夹下面找到它并运行。当你看到第一个提示窗口出现的时候,选择“ Use Essentia”(免费版本)继续。

First Run of Texture Packer

现在,点击工具栏上的“Add Folder”按钮,然后选择TextureFun\Art\sprites文件夹。Texture Packer将会加载图片并且智能地把这些图片布局在spritesheet中,如下图所示:

Importing Sprites into Texture Packer

另一方面,你能够看到所有导入到纹理集(Texture Atlas)中的图片,当你选中某一个的时候会看到有一个边框--另一个非常方便的功能!你也能够把鼠标停留在精灵(sprite)上面,看它是否创建走样(alias)(走样(alias)指那些被裁剪(cropping)之后的图像看起来实际上是一样的)。如下图所示:

Texture Packer and Aliasing

顺便说一下通过点击“Add Folder”按钮来添加图片的一些注意事项。首先,当你像这样通过增加文件夹的方式来增加精灵后,Texture Packer并不是对每一个精灵增加一个索引(reference),而是对整个文件夹增加了一个索引。这意味着,当你以后向这个文件夹中增加精灵之后,下一次你运行Texture Packer的时候,它会重新根据文件夹下面的所有的精灵来创建spritesheet--多么方便啊!

同时,你也不需要非得把所有的精灵都放在同一个根文件夹下面,你可以按照自己的方式把这些精灵放在不同的子目录下(比如sprites\animals,sprites\monsters),之后当你从cocos2d中引用它们的时候只需指定相对路径即可。

最后,需要注意的是,你可以包含多个精灵文件夹--这也是一个非常方便的功能,尤其是在你的游戏非常大的时候,你可以为每一个关卡制作一个spritesheet。

好了,现在让我们来看一下软件左边的一些选项。通过这些选项,你能够配置spritesheet的大小、布局和输出格式。首先,让我们来快速浏览一遍控制大小和布局的选项:

  • Autosize(默认) – 这个选项会为你的spritesheet挑选最小的2的指数倍的大小。这是一个非常方便的特性,因为它可以省去你自己去计算spritesheet大小的时间。
  • Min/max size 让你为你的spritesheet指定一个最大值。如果你想设置特定大小的spritesheet的时候,这也是一个非常方便的特性。(因为对于特定的设备来说,你可不想超过设备能够支持的最大限制,比如2代touch最大支持texture大小为1024*1024)
  • Scale 让你可以保存一个比原始图片尺寸要大一点、或者小一点的spritesheet。比如,如果你想在spritesheet中加载“@2x"的图片(也即为Retina-display设备或者ipad创建的)。但是你同时也想为不支持高清显示的iphone和touch制作spritesheet,这时候只需要设置scale为 1.0,同时勾选autoSD就可以了。也就是说,只需要美工提供高清显示的图片,用这个软件可以自己为你生成高清和普清的图片。
  • Algorithm 里面目前唯一支持的算法就是MaxRects,即按精灵尺寸大小排列,但是这个算法效果非常好,因此你不用管它。
  • Border/shape padding 即在spritesheet里面,设置精灵与精灵之间的间隔。如果你在你的游戏当中看到精灵的旁边有一些“杂图”的时候,你就可以增加这个精灵之间的间隔。
    Extrude 精灵边界的重复像素个数. 这个与间隔是相对应的--如果你在你的精灵的边边上看到一些透明的小点点,你就可以通过把这个值设设置大一点。
  • Extrude This repeats the pixels around the borders of sprites. This is the opposite of adding padding - if you see transparent "gaps" around the edges of your sprites, you may wish to set this to a higher value.
  • Trim 通过移除精灵四周的透明区域使之更好地放在spritesheet中去。不要担心,这些透明的区域仅仅是为了使spritesheet里面的精灵紧凑一点。--当你从cocos2d里面去读取这些精灵的时候,这些透明区域仍然在寻里。(因为,有些情况下,你可能需要这些信息来确定精灵的位置)
  • Shape outlines 把这个选项打开,那么就能看到精灵的边边。这在调试的时候非常有用。

对于spritesheet来说,上面提到的各个选项的默认值,你一个也不需要改变--因为它们本来就已经很好了。然后,在输出部分,你需要改变一些设置。但是在讲到那个之前,让我们先谈一谈cocos2d中的像素格式。

cocos2d和像素格式

在cocos2d里面,理解像素格式非常重要。因为,像素格式会影响在你的游戏中加载一张图片到底需要多少内存。因为游戏通常要加载大量的图片资源,所以你要尽可能充分利用移动设备上面非常少的可用物理内存。

默认情况下面,当你在cocos2d里面加载一张图片的时候,对于每一个像素点使用4个byte来表示--1个byte(8位)代表red,另外3个byte分别代表green、blue和alpha透明通道。这个就简称RGBA8888。

因此,如果你使用默认的像素格式来加载图片的话,你可以通过下面的公式来计算出将要消耗多少内存来加载:

图像宽度(width)×图像高度(height)×每一个像素的位数(bytes per pixel) = 内存大小

此时,如果你有一张512×512的图片,那么当你使用默认的像素格式去加载它的话,那么将耗费

512×512×4=1MB

这里,我们以 iPhone 3G为例。它总共只有128兆内存,但是系统就要占掉一大半,还有其它一些程序也要使用一些内存,实际可用的内存更少。对于单独一张spritesheet来说那确实足够了。可是想像一下你有许许多多的spritesheet,而且游戏里面经常需要大量的spritesheet!

这里就需要让像素格式来帮忙了。你可以为图片的每个像素点指定更小的字节来保存图片。(比如每个像素点2个字节,即每个像素点16位),这种方式就能够在图片质量和内存消耗之间取得一个很好的平衡点。

通常,你是在你的游戏看起来还ok的提前下,尽可能少地使用内存。背景图片就非常适用用8位或者16位来存储,而精灵则一般要用16位或者32位。对于更多可选的像素格式和适用的场合,你可以参考Riq(cocos2d的作者)的一篇文章:understanding pixel format guide.(理解像素格式向导)

顺便说一下,如果你注意看窗口的右下角,你会看到Texture Packer会基于你当前选择的像素格式计算出这张spritesheet所消耗的内存大小,因此你不必手动计算了。:]

像素格式和抖动

很多时候,当你使用较小的像素格式来加载图片的时候,你会发现图片的质量也在相应的降低。这时你会看到图像存在许多颜色的梯度变化。这里有一个例子,展示了当你使用像素格式RBGA4444去显示一张图片的时候会是什么样子:

Striping in gradient Images with 16-bit pixel format

看到没有,图像上面有许许多多的“条条”和颜色梯度变化,特别是熊和绿色的框框那里。

这时,你可能想重新设计你的图片来确保使用更少的梯度,或者使用大一点的像素格式。但是,在这里,TexturePacker实现了另外一个杀手锏功能--图像抖动。

当你使用TexturePacker来保存spritesheet的时候,你可以指定目标像素格式为RGBA4444,然后选择“dithering method”。这个默认选项会修改一些你的图像的颜色,但是当有梯度变化或者其它一些会带来问题的颜色以后,图像看起来就会非常糟糕。

继续,我们为spritesheet选择RBGA4444格式,然后改变抖动选项为“FloydSteinberg+Alpha”。Texture Packer将会在动态修改你的图片,而且马上显示出效果来。和上面的图片相比,是不是好看多了?

Finished sprite sheet with Texture Packer

现在让我们保存这个spritesheet。点击Texture file旁边的“...”,在弹出的对话框中选择TextureFun\Resouces目录,然后命名为“sprites-hd.pvr.ccz”。然后,TexturePack会自动为我们在Data file那里生成相应的plist文件路径。并且会命名为“sprites-hd.plist”,这个名字是根据前面你提要的名字来命名的。

“但是,等一下!”,你可能会说,“为什么是pvr.ccz?!”。好吧,我很高兴你会这样问。。。

PVRs和压缩

PVR图像是专门为ios设备上面的PowerVR图形芯片指定的图像容器。它们在ios设备上非常好用,因为可以直接加载到显卡上面,而不需要经过中间的转化。

PVR图像也可以包含许多种不同像素格式的图像数据。之前,cocos2d仅仅支持一些用sdk指定的texturetool app来创建的图片格式,不过后来cocos2d已经扩展了许多格式了。

而且,最近cocos2d更新到了可以支持压缩了的pvr图像格式pvr.ccz。使用这种图片格式的好处有两点:一、可以使你的应用程序更小,因为图片是压缩过了的。二、你的游戏能够启动地更快。

总而言之,对于spritesheet来说,你可能通过指定16位的像素格式来减少内存消耗,同时保存为pvr.ccz格式来使程序加载速度更快。

最后,点击“Publish”按钮,你的spritesheet和属性列表文件就生成好了。Teture Packer会提示你,一些精灵将会创建成红色(因为你使用的是免费版本)。

优化背景图片

现在,让我们也来加载并优化一下我们的背景图片。点击new创建一个新的Texture Packer窗口,然后点击“Add Folder”,并且选择“TextureFun\Art\flower”文件夹。

把图片格式改成RBG565(对于大的图片来说,你可能需要更好的质量),然后改变抖动方法为“FloydSteinberg”(为什么不是FloydSteinberg+Alpha呢?因为像素格式是RBG565,没有了Alpha通道)。然后指定保存texture file的路径为“TextureFun\Resouces\flower-hd.pvr.ccz”。

最后,点击“Publish”,关闭警告信息,这时你的屏幕看起来会是下面这样:

Background sprite saved with Texture Helper

在cocos2d里面使用spritesheet

现在回到我们的项目,右键点击Resources,然后选择“Add\Existing Files...”。选择flower-hd.plist, lower-hd.pvr.ccz, sprites-hd.plist, and sprites-hd.pvr.ccz。同时,确保没有选中“ Copy items into destination group’s folder (if needed)”,然后单击完成。

下一步,打开HelloWorldScene.m,并且用下面的代码替换掉你的init方法里的内容:

-(id) init
{
    if( (self=[super init] )) {
        CGSize winSize = [CCDirector sharedDirector].winSize;

        [CCTexture2D setDefaultAlphaPixelFormat:kCCTexture2DPixelFormat_RGB565];        
        CCSprite * background = [CCSprite spriteWithFile:@"flower-hd.pvr.ccz"];
        background.anchorPoint = ccp(0,0);
        [self addChild:background];

        // More coming here soon...
    }
    return self;
}

你需要做的第一件事情就是加载背景图片。首先,你告诉cocos2d使用RBG565的像素格式(你正在为你的背景图片的每个像素使用8位),然后调用spriteWithFile从磁盘上加载pvr.ccz格式的图片。注意,这里你并不需要把它当作一个spritesheet(比如,加载plist文件),因为这里“spritesheet”就只有一张图片。

注意,其实你在加载pvr.ccz格式的文件的时候并不需要指定像素格式,因为这个文件格式本身就包含了这样一些信息。但是,我们还是显示地在这里指 定了像素格式,因为如果你加载png格式的图片的话,(png格式图片总是保存为每个像素32位,尽管你可能会使用不同的像素格式把它加载到内存里)。

下面,让我们在“more coming here soon”注释的地方添加下面的代码:

[CCTexture2D setDefaultAlphaPixelFormat:kCCTexture2DPixelFormat_RGBA4444];
CCSpriteBatchNode *spritesBgNode;
spritesBgNode = [CCSpriteBatchNode batchNodeWithFile:@"sprites-hd.pvr.ccz"];
[self addChild:spritesBgNode];    
[[CCSpriteFrameCache sharedSpriteFrameCache] addSpriteFramesWithFile:@"sprites-hd.plist"];

这里把像素格式设置为RBGA4444(你为主精灵所使用的每个像素点16位的像素格式),然后为这个spritesheet创建一个batch node。你也需要加载plist文件,把每一个精灵对应的帧(frame)加载到精灵帧缓冲区(sprite frame cache)中。

最后,紧接着上面加入下面的代码:

NSArray *images = [NSArray arrayWithObjects:@"bear_2x2.jpg", @"bird.jpg", @"cat.jpg", @"dog.jpg", @"turtle.jpg", @"ooze_2x2.jpg", nil];       
for(int i = 0; i < images.count; ++i) {
    NSString *image = [images objectAtIndex:i];
    float offsetFraction = ((float)(i+1))/(images.count+1);        
    CGPoint spriteOffset = ccp(winSize.width*offsetFraction, winSize.height/2);
    CCSprite *sprite = [CCSprite spriteWithSpriteFrameName:image];
    sprite.position = spriteOffset;
    [spritesBgNode addChild:sprite];
}

[CCTexture2D setDefaultAlphaPixelFormat:kCCTexture2DPixelFormat_Default];

这个循环遍历spritesheet中的所有的图片,并把他们合理地旋转在屏幕上面。

如果你使用iPad来编译并运行你的代码的话,你会得到下面的运行结果:

Spritesheets loaded on iPad

这个不就是你想实现的效果吗--记住,这里的红色仅仅因为你使用的是免费版本。

但是真正让人着迷的是那些你看不到的东西。

在背后,你的应用程序加载速度会明显比以前快很多。而且使用更少的内存,更让人心动的是,它看起来还是那么棒!而这些功能使用Texture Packer都可以很容易的完成。

不相信我?

当我写这篇文章的时候,我做了一系列的简单的测试,从最好的情形到最坏的情形,来测试到底我的程序是如何运转的。下面是我得出的一些结论:

  • 做最原始的事情: 使用默认像素格式单个单个精灵地加载,不使用任何spritesheet。大约花费了0.73秒钟加载,消耗大约26兆内存。而且当你添加更多的精灵进去的时候,游戏就开始卡了。
  • 使用默认的像素格式,并且使用spritesheet: 前进了一大步。这样会使游戏性能更好,同时也会减少内存消耗(因为你会把所有的精灵加载到一张大小的spritesheet的,而opengl使用纹理的大小都是2的指数幂,如果你一张精灵的大小是320×200的话,那么opengl会创建512×512的纹理来加载精灵,这样就有很多空白的地方。实际上就是浪费了内存。)
  • 使用不含抖动的Zwoptex并保存为png格式,同时减少像素格式: 这样可以大幅地减少内存消耗,大约只需要15兆左右)。但是却增加了程序的启动时间,上升到大约1秒钟。我认为可能是由于不得不改变颜色缓冲的缘故吧。另外,图像显示的效果并没有在“像素格式和抖动”一节中的截屏效果那么好。
  • 使用通过Texture Packer创建的抖动过的spritesheet并且保存为pvr.ccz格式: 这在启动时间和显示效果上都前进了一大步!(启动时间大约只有0.31秒左右,内存也只需要大约17兆左右,我认为这可能是由于内存泄漏,这个问题在现在的版本中已经解决了。

好了,如果你按照上面所讲的最佳实践来做的话,我想你在大部分情况下都会做得非常好。:)如果你想看看我写的测试程序,也想拿来跑一跑的话,可以点此下载

Texture Packer 和XCode集成

当使用Texture Packer的时候,你可以像这里介绍的一样使用GUI工具,但是你还可以把它集成到Xcode构建过程中去。这样你每一次编译的时候,它都会自动地(如果没有更改,就不会更新)为了更新spritesheet。

如果你过去用cocos2d写过游戏的话,你肯定明白一遍又一遍地重新生成你的spritesheet是那么的烦人!虽然每次可能都只需要几秒钟的时间,但是老是这样重复地做这样的事,确实很烦。

因此,让我们更方便地构建我们的工程吧--这里只需要花几秒钟时间,但是却可以为你以后节省大量的时间。右键点击“Resources”,选择“Add\New File...“,然后选择 Mac OS X\Other\Shell Script,然后选择下一点。并命名为PackTextures.sh,单击完成。

然后使用下面的代码替换掉PackTextures.sh里面的内容:

#!/bin/sh

TP="/usr/local/bin/TexturePacker"

if [ "${ACTION}" = "clean" ]
then
    echo "cleaning..."
    
    rm resources/sprites-hd.pvr.ccz
    rm resources/sprites-hd.plist

    rm resources/flower-hd.pvr.ccz
    rm resources/flower-hd.plist
    
    # ....
    # add all files to be removed in clean phase
    # ....
else
    echo "building..."
    
    # create hd assets
    ${TP} --smart-update \
          --format cocos2d \
          --data resources/sprites-hd.plist \
          --sheet resources/sprites-hd.pvr.ccz \
          --dither-fs-alpha \
          --opt RGBA4444 \
          Art/sprites/*.jpg

    ${TP} --smart-update \
          --format cocos2d \
          --data resources/flower-hd.plist \
          --sheet resources/flower-hd.pvr.ccz \
          --dither-fs-alpha \
          --opt RGB565 \
          Art/flower/*.jpg
      
    # ....
    # add other sheets to create here
    # ....
fi
exit 0

所有Texture Packer GUI界面能够做的事情,命令行工具也能做。如果你在命令行里面输入“TexturePacker”,你将会看到一系列它能够接收的参数说明。

这个脚本仅仅通过运行TexturePacker来从你的Art目录下读取精灵文件并创建spritesheet--就像你之前用GUI工具所做的一样。你可以通过查看TexturePacker命令行工具帮助来获得更多有关每个参数具体的用法。

接下来,你需要让你的工程在编译的时间能够运行这个脚本。右键点击Targets,选择“Add\New Target...”,然后选择“External Target”(不是Shell Script Target),然后点击下一步,重命名这个Target为TexturePacker,最后点击Finish。

然后在你新建的target上面双击,然后把里面的内容设置成下图所示:

Target Settings for Texture Packer Shell Script

最后一步就是把这个target设置成你的程序的一个依赖。在TextureFun target上面双击,然后选择General tab,再在Direct Dependencies窗口下面选择+按钮。然后从列表中选择TexturePacker,最后单击Add Target。如图下所示:

Adding Texture Packer to Dependencies

编译并运行你的程序,你将会从你的构建结果信息中看到Texture Packer的一些输出信息,由此来判断是否一切运转良好。

Build Results for Texture Packer Command Line

如果你看到这些输出信息的话,那么意味着如果你想要增加一些新的文件到spritesheet中,你只需要把这些新的文件拖到指定的文件下面(这里是Art目录),然后重新编译一下,那么就会自动生成新的spritesheet。相反,如果你要移除一些精灵图片,再重新编译一下,也ok。是不是非常方便?

Texture Packer vs. Zwoptex

首先,让我们再说一遍,我是Zwoptex的超级粉丝。我认为Robert已经做了一件非常好的事情来把这些东西整合到一起,而且我老实说,如果没有这个工具,cocos2d不会走到今天这一步!

然后,当我们来比较Texture Packer和Zwoptex的特性的时候,Texture Packer似乎包含了Zwoptex90%的功能。但是,Texture Packer有三个杀手锏级别的功能是Zwoptex所没有的。

  • 抖动,抖动,抖动, 噢,我是多么喜欢抖动啊!在过去,有时我想使用比较低的像素格式,但是我不能,因为它看起来效果很不好。但是Texture Packer内置的抖动功能使得图片看起来还是那么棒,尽管此时的图片质量很低。
  • pvr.ccz 支持. 我喜欢这个特性. 它确实能够使游戏启动得更快, 而且会使你的可执行程序更小. 现在我不用花很长时间来上传和下载我以前写的应用程序了,我可以很快的下载并更新。 O:-]
  • 命令行工具支持. 一旦你花一点时间把Texture Packer集成到你的Xcode中去,你将会热爱生活。它是如此地方便,特别是在整个开发过程中,美工对图片改来改去的时候。

尽管Zwoptex非常棒, 但是它目前为此还是没有提供我这里列举的这些功能特性。

Texture Packer 有一点点贵 ($17.95 vs. Zwoptex’s $14.95), 但是,我认为多花这点钱值得。而且就像Steffen Itterheim 所说, 2个工具都有所长,都做了一件了不起的工作。

接下来该怎么做呢?

这里有上面的教程中所使用的示例代码。

你是一个Texture Packer粉丝 还是一个Zwoptex粉丝呢?不妨在下面一起聊聊吧!或者你有其它一些很好的策略来高效地在cocos2d里面加载纹理的话,请让我知道。 :]

标签: cocos2d, spritesheet, TexturePacker

?>