pygame 快速入門

目標

1. 項目准備
2. 使用 pygame 創建圖形窗口
3. 理解 圖像 並實現圖像繪制
4. 理解 游戲循環 和 游戲時鍾
5. 理解 精靈 和 精靈組

項目准備

1. 新建 飛機大戰 項目
2. 新建一個 hm_01_pygame入門.py
3. 導入 游戲素材圖片

游戲的第一印象

• 把一些 靜止的圖像 繪制到 游戲窗口 中
• 根據 用戶的交互 或其他情況，移動 這些圖像，產生動畫效果
• 根據 圖像之間 是否發生重疊，判斷 敵機是否被摧毀 等其他情況

01. 使用 pygame 創建圖形窗口

小節目標

1. 游戲的初始化和退出
2. 理解游戲中的坐標系
3. 創建游戲主窗口
4. 簡單的游戲循環

可以將圖片素材 繪制 到 游戲的窗口 上，開發游戲之前需要先知道 如何建立游戲窗口！

1.1 游戲的初始化和退出

• 要使用 pygame 提供的所有功能之前，需要調用 init 方法
• 在游戲結束前需要調用一下 quit 方法

方法	說明
pygame.init()	導入並初始化所有 pygame 模塊，使用其他模塊之前，必須先調用 init 方法
pygame.quit()	卸載所有 pygame 模塊，在游戲結束之前調用！

import pygame

pygame.init()

# 游戲代碼...

pygame.quit()

1.2 理解游戲中的坐標系

• 坐標系
  • 原點 在 左上角 (0, 0)
  • x 軸 水平方向向 右，逐漸增加
  • y 軸 垂直方向向 下，逐漸增加

• 在游戲中，所有可見的元素 都是以 矩形區域 來描述位置的

  • 要描述一個矩形區域有四個要素：(x, y) (width, height)

• pygame 專門提供了一個類 pygame.Rect 用於描述 矩形區域

Rect(x, y, width, height) -> Rect

提示

• pygame.Rect 是一個比較特殊的類，內部只是封裝了一些數字計算
• 不執行 pygame.init() 方法同樣能夠直接使用

案例演練

需求

1. 定義 hero_rect 矩形描述 英雄的位置和大小
2. 輸出英雄的 坐標原點（x 和 y）
3. 輸出英雄的 尺寸（寬度 和 高度）

hero_rect = pygame.Rect(100, 500, 120, 126)

print("坐標原點 %d %d" % (hero_rect.x, hero_rect.y))
print("英雄大小 %d %d" % (hero_rect.width, hero_rect.height))
# size 屬性會返回矩形區域的 (寬, 高) 元組
print("英雄大小 %d %d" % hero_rect.size)

1.3 創建游戲主窗口

• pygame 專門提供了一個 模塊 pygame.display 用於創建、管理 游戲窗口

方法	說明
pygame.display.set_mode()	初始化游戲顯示窗口
pygame.display.update()	刷新屏幕內容顯示，稍后使用

set_mode 方法

set_mode(resolution=(0,0), flags=0, depth=0) -> Surface

• 作用 —— 創建游戲顯示窗口

• 參數

  • resolution 指定屏幕的 寬 和 高，默認創建的窗口大小和屏幕大小一致
  • flags 參數指定屏幕的附加選項，例如是否全屏等等，默認不需要傳遞
  • depth 參數表示顏色的位數，默認自動匹配

• 返回值

  • 暫時 可以理解為 游戲的屏幕，游戲的元素 都需要被繪制到 游戲的屏幕 上

• 注意：必須使用變量記錄 set_mode 方法的返回結果！因為：后續所有的圖像繪制都基於這個返回結果

# 創建游戲主窗口
screen = pygame.display.set_mode((480, 700))

1.4 簡單的游戲循環

• 為了做到游戲程序啟動后，不會立即退出，通常會在游戲程序中增加一個 游戲循環
• 所謂 游戲循環 就是一個 無限循環
• 在 創建游戲窗口 代碼下方，增加一個無限循環
  • 注意：游戲窗口不需要重復創建

# 創建游戲主窗口
screen = pygame.display.set_mode((480, 700))

# 游戲循環
while True:
    pass

02. 理解 圖像 並實現圖像繪制

• 在游戲中，能夠看到的 游戲元素 大多都是 圖像
  • 圖像文件 初始是保存在磁盤上的，如果需要使用，第一步 就需要 被加載到內存
• 要在屏幕上 看到某一個圖像的內容，需要按照三個步驟：
  1. 使用 pygame.image.load() 加載圖像的數據
  2. 使用 游戲屏幕 對象，調用 blit 方法 將圖像繪制到指定位置
  3. 調用 pygame.display.update() 方法更新整個屏幕的顯示

提示：要想在屏幕上看到繪制的結果，就一定要調用 pygame.display.update() 方法

代碼演練 I —— 繪制背景圖像

需求

1. 加載 background.png 創建背景
2. 將 背景 繪制在屏幕的 (0, 0) 位置
3. 調用屏幕更新顯示背景圖像

# 繪制背景圖像
# 1> 加載圖像
bg = pygame.image.load("./images/background.png")

# 2> 繪制在屏幕
screen.blit(bg, (0, 0))

# 3> 更新顯示
pygame.display.update()

代碼演練 II —— 繪制英雄圖像

需求

1. 加載 me1.png 創建英雄飛機
2. 將 英雄飛機 繪制在屏幕的 (200, 500) 位置
3. 調用屏幕更新顯示飛機圖像

# 1> 加載圖像
hero = pygame.image.load("./images/me1.png")

# 2> 繪制在屏幕
screen.blit(hero, (200, 500))

# 3> 更新顯示
pygame.display.update()

透明圖像

• png 格式的圖像是支持 透明 的
• 在繪制圖像時，透明區域 不會顯示任何內容
• 但是如果下方已經有內容，會 透過 透明區域 顯示出來

理解 update() 方法的作用

可以在 screen 對象完成 所有 blit 方法之后，統一調用一次 display.update 方法，同樣可以在屏幕上 看到最終的繪制結果

• 使用 display.set_mode() 創建的 screen 對象 是一個 內存中的屏幕數據對象
  • 可以理解成是 油畫 的 畫布
• screen.blit 方法可以在 畫布 上繪制很多 圖像
  • 例如：英雄、敵機、子彈...
  • 這些圖像 有可能 會彼此 重疊或者覆蓋
• display.update() 會將 畫布 的 最終結果 繪制在屏幕上，這樣可以 提高屏幕繪制效率，增加游戲的流暢度

案例調整

# 繪制背景圖像
# 1> 加載圖像
bg = pygame.image.load("./images/background.png")

# 2> 繪制在屏幕
screen.blit(bg, (0, 0))

# 繪制英雄圖像
# 1> 加載圖像
hero = pygame.image.load("./images/me1.png")

# 2> 繪制在屏幕
screen.blit(hero, (200, 500))

# 3> 更新顯示 - update 方法會把之前所有繪制的結果，一次性更新到屏幕窗口上
pygame.display.update()

03. 理解 游戲循環 和 游戲時鍾

現在 英雄飛機 已經被繪制到屏幕上了，怎么能夠讓飛機移動呢 ？

3.1 游戲中的動畫實現原理

• 跟 電影 的原理類似，游戲中的動畫效果，本質上是 快速 的在屏幕上繪制 圖像
  • 電影是將多張 靜止的電影膠片 連續、快速的播放，產生連貫的視覺效果！
• 一般在電腦上 每秒繪制 60 次，就能夠達到非常 連續 高品質 的動畫效果
  • 每次繪制的結果被稱為 幀 Frame

3.2 游戲循環

游戲的兩個組成部分

游戲循環的開始 就意味着 游戲的正式開始

游戲循環的作用

1. 保證游戲 不會直接退出
2. 變化圖像位置 —— 動畫效果
   • 每隔 1 / 60 秒 移動一下所有圖像的位置
   • 調用 pygame.display.update() 更新屏幕顯示
3. 檢測用戶交互 —— 按鍵、鼠標等...

3.3 游戲時鍾

• pygame 專門提供了一個類 pygame.time.Clock 可以非常方便的設置屏幕繪制速度 —— 刷新幀率
• 要使用 時鍾對象 需要兩步：
  • 1）在 游戲初始化 創建一個 時鍾對象
  • 2）在 游戲循環 中讓時鍾對象調用 tick(幀率) 方法
• tick 方法會根據 上次被調用的時間，自動設置 游戲循環 中的延時

# 3. 創建游戲時鍾對象
clock = pygame.time.Clock()
i = 0

# 游戲循環
while True:

    # 設置屏幕刷新幀率
    clock.tick(60)

    print(i)
    i += 1

3.4 英雄的簡單動畫實現

需求

1. 在 游戲初始化 定義一個 pygame.Rect 的變量記錄英雄的初始位置
2. 在 游戲循環 中每次讓 英雄 的 y - 1 —— 向上移動
3. y <= 0 將英雄移動到屏幕的底部

提示：

• 每一次調用 update() 方法之前，需要把 所有的游戲圖像都重新繪制一遍
• 而且應該 最先 重新繪制 背景圖像

# 4. 定義英雄的初始位置
hero_rect = pygame.Rect(150, 500, 102, 126)

while True:

    # 可以指定循環體內部的代碼執行的頻率
    clock.tick(60)

    # 更新英雄位置
    hero_rect.y -= 1

    # 如果移出屏幕，則將英雄的頂部移動到屏幕底部
    if hero_rect.y <= 0:
        hero_rect.y = 700

    # 繪制背景圖片
    screen.blit(bg, (0, 0))
    # 繪制英雄圖像
    screen.blit(hero, hero_rect)

    # 更新顯示
    pygame.display.update()

作業

1. 英雄向上飛行，當 英雄完全從上方飛出屏幕后
2. 將飛機移動到屏幕的底部

if hero_rect.y + hero_rect.height <= 0:
    hero_rect.y = 700

提示

• Rect 的屬性 bottom = y + height

if hero_rect.bottom <= 0:
    hero_rect.y = 700

3.5 在游戲循環中 監聽 事件

事件 event

• 就是游戲啟動后，用戶針對游戲所做的操作
• 例如：點擊關閉按鈕，點擊鼠標，按下鍵盤...

監聽

• 在 游戲循環 中，判斷用戶 具體的操作

只有 捕獲 到用戶具體的操作，才能有針對性的做出響應

代碼實現

• pygame 中通過 pygame.event.get() 可以獲得 用戶當前所做動作 的 事件列表
  • 用戶可以同一時間做很多事情
• 提示：這段代碼非常的固定，幾乎所有的 pygame 游戲都 大同小異！

# 游戲循環
while True:

    # 設置屏幕刷新幀率
    clock.tick(60)

    # 事件監聽
    for event in pygame.event.get():

        # 判斷用戶是否點擊了關閉按鈕
        if event.type == pygame.QUIT:
            print("退出游戲...")

            pygame.quit()

            # 直接退出系統
            exit()

04. 理解 精靈 和 精靈組

4.1 精靈 和 精靈組

• 在剛剛完成的案例中，圖像加載、位置變化、繪制圖像 都需要程序員編寫代碼分別處理
• 為了簡化開發步驟，pygame 提供了兩個類
  • pygame.sprite.Sprite —— 存儲 圖像數據 image 和 位置 rect 的 對象
  • pygame.sprite.Group

精靈

• 在游戲開發中，通常把 顯示圖像的對象 叫做精靈 Sprite

• 精靈 需要 有 兩個重要的屬性

  • image 要顯示的圖像
  • rect 圖像要顯示在屏幕的位置

• 默認的 update() 方法什么事情也沒做

  • 子類可以重寫此方法，在每次刷新屏幕時，更新精靈位置

• 注意：pygame.sprite.Sprite 並沒有提供 image 和 rect 兩個屬性

  • 需要程序員從 pygame.sprite.Sprite 派生子類
  • 並在 子類 的 初始化方法 中，設置 image 和 rect 屬性

精靈組

• 一個 精靈組 可以包含多個 精靈 對象
• 調用 精靈組 對象的 update() 方法
  • 可以 自動 調用 組內每一個精靈 的 update() 方法
• 調用 精靈組 對象的 draw(屏幕對象) 方法
  • 可以將 組內每一個精靈 的 image 繪制在 rect 位置

Group(*sprites) -> Group

注意：仍然需要調用 pygame.display.update() 才能在屏幕看到最終結果

4.2 派生精靈子類

1. 新建 plane_sprites.py 文件
2. 定義 GameSprite 繼承自 pygame.sprite.Sprite

注意

• 如果一個類的 父類 不是 object
• 在重寫 初始化方法 時，一定要 先 super() 一下父類的 __init__ 方法
• 保證父類中實現的 __init__ 代碼能夠被正常執行

屬性

• image 精靈圖像，使用 image_name 加載
• rect 精靈大小，默認使用圖像大小
• speed 精靈移動速度，默認為 1

方法

• update 每次更新屏幕時在游戲循環內調用
  • 讓精靈的 self.rect.y += self.speed

提示

• image 的 get_rect() 方法，可以返回 pygame.Rect(0, 0, 圖像寬, 圖像高) 的對象

import pygame


class GameSprite(pygame.sprite.Sprite):
    """游戲精靈基類"""
    
    def __init__(self, image_name, speed=1):
        
        # 調用父類的初始化方法
        super().__init__()
        
        # 加載圖像
        self.image = pygame.image.load(image_name)
        # 設置尺寸
        self.rect = self.image.get_rect()
        # 記錄速度
        self.speed = speed

    def update(self, *args):
        
        # 默認在垂直方向移動
        self.rect.y += self.speed
        

4.3 使用 游戲精靈 和 精靈組 創建敵機

需求

• 使用剛剛派生的 游戲精靈 和 精靈組 創建 敵機 並且實現敵機動畫

步驟

1. 使用 from 導入 plane_sprites 模塊
   • from 導入的模塊可以 直接使用
   • import 導入的模塊需要通過 模塊名. 來使用
2. 在 游戲初始化 創建 精靈對象 和 精靈組對象
3. 在 游戲循環中 讓 精靈組 分別調用 update() 和 draw(screen) 方法

職責

• 精靈
  • 封裝 圖像 image、位置 rect 和 速度 speed
  • 提供 update() 方法，根據游戲需求，更新位置 rect
• 精靈組
  • 包含 多個 精靈對象
  • update 方法，讓精靈組中的所有精靈調用 update 方法更新位置
  • draw(screen) 方法，在 screen 上繪制精靈組中的所有精靈

實現步驟

• 1. 導入 plane_sprites 模塊

from plane_sprites import *

• 2. 修改初始化部分代碼

# 創建敵機精靈和精靈組
enemy1 = GameSprite("./images/enemy1.png")
enemy2 = GameSprite("./images/enemy1.png", 2)
enemy2.rect.x = 200
enemy_group = pygame.sprite.Group(enemy1, enemy2)

• 3. 修改游戲循環部分代碼

# 讓敵機組調用 update 和 draw 方法
enemy_group.update()
enemy_group.draw(screen)

# 更新屏幕顯示
pygame.display.update()