как установить пайгейм на виндовс
Как создать игру на Python – простой пример с кодом для начинающих
Python – самый универсальный язык, и он присутствует почти во всех областях, включая веб-разработку, машинное обучение, искусственный интеллект, приложения с графическим интерфейсом, а также разработку игр.
Python предоставляет встроенную библиотеку под названием pygame, которая использовалась для разработки игр. Как только мы поймем базовые концепции языка программирования, мы сможем разработать игру на Python с библиотекой Pygame с привлекательной графикой, подходящей анимацией и звуком.
Pygame – это кроссплатформенная библиотека, которая используется для разработки видеоигр. Она включает компьютерную графику и звуковые библиотеки. Она разработана Питом Шиннерсом для замены PySDL.
Установка Pygame
Откройте терминал командной строки и введите следующую команду, чтобы установить pygame.
Мы также можем установить его через IDE. Для дальнейшего руководства по установке посетите полное руководство по pygame(https://www.javatpoint.com/pygame). Здесь вы найдете все основные объяснения pygame.
Простой пример Pygame
Вот следующий пример создания простого окна pygame.
Вся графика будет отображаться в окне pygame.
Давайте разберемся с основным синтаксисом вышеуказанной программы.
import pygame – это модуль, который позволяет нам работать со всеми функциями pygame.
pygame.init() – используется для инициализации всех необходимых модулей pygame.
pygame.display.set_mode((ширина, высота)) – используется для изменения размера окна. Он вернет объект поверхности. Объект поверхности используется для выполнения графических операций.
pygame.event.get() – делает очередь событий пустой. Если мы его не назовем, сообщения в окне начнут накапливаться, и игра перестанет отвечать на запросы операционной системы.
pygame.QUIT – используется для закрытия события, когда мы нажимаем крестик в углу окна.
pygame.display.flip() – используется для отображения любого обновления игры. Если мы внесем какие-либо изменения, нам нужно будет вызвать функцию display.flip().
Мы можем нарисовать любую форму на поверхности pygame, включая добавление изображений, привлекательный шрифт. Pygame предоставляет множество встроенных функций для рисования геометрической формы на экране. Эти формы – начальный этап разработки игры.
Давайте разберемся со следующим примером рисования фигуры на экране.
В приведенном выше примере мы нарисовали различные формы, такие как треугольник, прямая линия, прямоугольник, эллипс, круг, дуга, закрашенный круг и овал. Мы использовали функцию pygame.draw в соответствии с формой с подходящими аргументами.
Пример – разработка игры Snake с использованием Pygame
Если змея коснется себя, она завершит игру и отобразит следующее сообщение.
Мы можем играть снова, нажав кнопку ОК. Мы можем увидеть наш результат в терминале Pycharm(мы использовали Pycharm IDE; вы можете использовать любую Python IDE).
Скопируйте приведенный выше код и вставьте его в свою среду IDE и получайте удовольствие. Чтобы понять концепции Pygame, посетите наш полный учебник по Pygame.
Создание игр на Python 3 и Pygame: Часть 1
Многие разработчики приходят в разработку ПО, потому что хотят создавать игры. Не все могут стать профессиональными разработчиками игр, но любой может создавать собственные игры из интереса (а может быть, и с выгодой). В этом туториале, состоящем из пяти частей, я расскажу вам, как создавать двухмерные однопользовательские игры с помощью Python 3 и замечательного фреймворка PyGame.
Мы создадим версию классической игры Breakout. Освоив этот туториал, вы будете чётко понимать, что необходимо для создания игры, познакомитесь с возможностями Pygame и напишете собственный пример игры.
Мы реализуем следующие функции и возможности:
Краткое введение в программирование игр
Главное в играх — перемещение пикселей на экране и издаваемый шум. Почти во всех видеоиграх есть эти элементы. В этой статье мы не будем рассматривать клиент-серверные и многопользовательские игры, для которых требуется много сетевого программирования.
Основной цикл
Основной цикл (main loop) игры выполняется и обновляет экран через фиксированные интервалы времени. Они называются частотой кадров и определяют плавность перемещения. Обычно игры обновляют экран 30-60 раз в секунду. Если частота будет меньше, то покажется, что объекты на экране дёргаются.
Внутри основного цикла есть три основных операции: обработка событий, обновление состояния игры и отрисовка текущего состояния на экране.
Обработка событий
События в игре состоят из всего, что происходит за пределами управления кода игры, но относится к выполнению игры. Например, если в Breakout игрок нажимает клавишу «стрелка влево», то игре нужно переместить ракетку влево. Стандартными событиями являются нажатия (и отжатия) клавиш, движение мыши, нажатия кнопок мыши (особенно в меню) и события таймера (например, действие спецэффекта может длиться 10 секунд).
Обновление состояния
Сердце любой игры — это её состояние: всё то, что она отслеживает и отрисовывает на экране. В случае Breakout к состоянию относятся положение всех кирпичей, позиция и скорость мяча, положение ракетки, а также жизни и очки.
Существует также вспомогательное состояние, позволяющее управлять игрой:
Отрисовка
Игре нужно отображать своё состояние на экране, в том числе отрисовывать геометрические фигуры, изображения и текст.
Игровая физика
В большинстве игр симулируется физическое окружение. В Breakout мяч отскакивает от объектов и имеет очень приблизительную систему физики твёрдого тела (если это можно так назвать).
В более сложных играх могут использоваться более изощрённые и реалистичные физические системы (особенно в 3D-играх). Стоит также отметить, что в некоторых играх, например, в карточных, физики почти нет, и это совершенно нормально.
ИИ (искусственный интеллект)
Например, враги преследуют игрока и знают о его местоположении. В Breakout нет никакого ИИ. Игрок сражается с холодными и твёрдыми кирпичами. Однако ИИ в играх часто очень прост и всего лишь следует простым (или сложным) правилам, обеспечивающим псевдоразумные результаты.
Воспроизведение звука
Воспроизведение звука — ещё один важный аспект игр. В общем случае существует два типа звука: фоновая музыка и звуковые эффекты. В Breakout я реализую только звуковые эффекты, которые воспроизводятся при различных событиях.
Фоновая музыка — это просто музыка, постоянно играющая на фоне. В некоторых играх она не используется, а в некоторых меняется на каждом уровне.
Жизни, очки и уровни
В большинстве игр игрок имеет определённое количество жизней, и когда они заканчиваются, игра завершается. Также в играх часто присутствуют очки, позволяющие понять, насколько хорошо мы играем, и дающие мотивацию к самосовершенствованию или просто хвастаться друзьям своими рекордами. Во многих играх есть уровни, которые или совершенно отличаются, или постепенно увеличивают сложность.
Знакомство с Pygame
Прежде чем приступить к реализации игры, давайте немного узнаем о Pygame, который возьмёт на себя большую часть работы.
Что такое Pygame?
Pygame — это фреймворк языка Python для программирования игр. Он создан поверх SDL и обладает всем необходимым:
Установка Pygame
Это станет серьёзным препятствием при запуске игры. В конце концов мне пришлось запускать её в Windows внутри VirtualBox VM. Надеюсь, ко времени прочтения этой статьи проблема будет решена.
Архитектура игры
Играм нужно управлять кучей информации и выполнять почти одинаковые операции со множеством объектов. Breakout — это небольшая игра, однако попытка управлять всем в одном файле может оказаться слишком утомительной. Поэтому я решил создать файловую структуру и архитектуру, которая подойдёт и для гораздо более крупных игр.
Структура папок и файлов
Pipfile и Pipfile.lock — это современный способ управления зависимостями в Python. Папка images содержит изображения, используемые игрой (в нашей версии будет только фоновое изображение), а в папке sound_effects directory лежат короткие звуковые клипы, используемые (как можно догадаться) в качестве звуковых эффектов.
Файлы ball.py, paddle.py и brick.py содержат код, относящийся к каждому из этих объектов Breakout. Подробнее я рассмотрю их в следующих частях туториала. Файл text_object.py содержит код отображения текста на экране, а в файле background.py содержится игровая логика Breakout.
Однако существует несколько модулей, создающих произвольный «скелет» общего назначения. Определённые в них классы можно будет использовать в других играх на основе Pygame.
Класс GameObject
GameObject представляет собой визуальный объект, знающий о том, как себя рендерить, сохранять свои границы и перемещаться. В Pygame есть и класс Sprite, исполняющий похожую роль, но в этом туториале я хочу показать вам, как всё работает на низком уровне, а не полагаться слишком активно на готовую магию. Вот как выглядит класс GameObject:
Класс Game
Класс Game — это ядро игры. Он выполняется в основном цикле. В нём есть множество полезных возможностей. Давайте разберём его метод за методом.
Метод __init__() инициализирует сам Pygame, систему шрифтов и звуковой микшер. Три разных вызова нужны, так как не во всякой игре на Pygame используются все компоненты, поэтому можно контролировать подсистемы, которые мы используем, и инициализировать только нужные с соответствующими параметрами. Метод создаёт фоновое изображение, основную поверхность (на которой всё отрисовывается) и игровой таймер с правильной частотой кадров.
Элемент self.objects хранит все игровые объекты, которые должны рендериться и обновляться. Различные обработчики управляют списками функций-обработчиков, которые должны выполняться при определённых событиях.
Методы update() и draw() очень просты. Они обходят все управляемые игровые объекты и вызывают соответствующие им методы. Если два объекта накладываются друг на друга на экране, то порядок списка объектов определяет, какой из них будет рендериться первым, а остальные будут частично или полностью его перекрывать.
Метод handle_events() слушает события, генерируемые Pygame, такие как события клавиш и мыши. Для каждого события он вызывает все функции-обработчики, которые должны обрабатывать события соответствующих типов.
Затем он обновляет экран, то есть записывает на физический дисплей всё содержимое, которое было отрендерено на текущей итерации. И последнее, но не менее важное — он вызывает метод clock.tick() для управления тем, когда будет вызвана следующая итерация.
Заключение
В этой части мы изучили основы программирования игр и все компоненты, участвующие в создании игр. Также мы рассмотрели сам Pygame и узнали, как его установить. Наконец, мы погрузились в архитектуру игры и изучили структуру папок, классы GameObject и Game.
Что такое Pygame? Каркас приложения, FPS
Используя эти возможности, программист имеет возможность создавать простые графические приложения, в том числе и несложные игры. Возможно, вы уже обратили внимание, что библиотека PyGame не содержит физического движка и всю физику в играх приходится прописывать самостоятельно на основе уравнений физики. Также в этой библиотеке нет понятий камер и все изменения состояний на плоскости осуществляется путем простого перемещения объектов в области игрового пространства. Так что, PyGame определенно не игровой движок, но очень удобен, когда нужно быстро реализовать графическое приложение с элементарной анимацией на плоскости и некоторыми звуковыми эффектами.
и подробной документацией:
С чего мы начнем и как будем изучать этот модуль? Вначале нужно понять общий принцип работы PyGame и основные возможности его функционала. А, затем, на конкретных примерах посмотреть, как это все работает. Именно с этих позиций я и буду строить наши занятия.
Установка PyGame
Первым делом нам нужно установить PyGame. Делается это очень просто. Под ОС Windows следует выполнить команду:
pip install pygame
(похожим образом происходит установка и в других ОС). Далее, непосредственно в Python, создайте новый проект и запишите две строчки:
Если они выполняются без ошибок, значит библиотека установлена и готова к работе.
Каркас приложения
Давайте теперь реализуем простейшее минимальное приложение на PyGame. Первые две строчки у нас уже есть. Фактически, первая выполняет импорт основного модуля, а вторая импортирует массу других необходимых расширений (иначе бы нам каждый раз приходилось бы делать это вручную). То есть, мы здесь просто подключили саму библиотеку. Что дальше? Далее сформируем окно самого приложения с помощью следующей функции:
Если теперь запустить эту программу, то мы увидим окно на экране, которое тут же закроется. Почему приложение так себя ведет? Дело в том, что все три строчки были выполнены и программа попросту завершилась. Мы увидели окно, которое потом было автоматически закрыто. Чтобы оно оставалось на экране и отображало текущую графическую информацию, необходимо добавить главный цикл обработки событий:
То есть, в нашем приложении должен быть цикл, в котором постоянно просматриваются возникающие события из очереди событий, а затем, обрабатываются (другими словами, выполняются некоторые действия в зависимости от типа события).
Для реализации такого цикла можно создать «вечный» цикл, в котором будут проверяться произошедшие события и при необходимости обрабатываться. В самом простом варианте это можно сделать так:
Смотрите, здесь задан «вечный цикл» и внутри еще один цикл for, который выбирает события из очереди событий. Сама очередь – это итерируемый объект, к которому мы обращаемся с помощью конструкции pygame.event.get(). В результате переменная event будет ссылаться на текущее событие из этой очереди. Каждое событие – это объект, который содержит наборы различных свойств. В частности, все события имеют свойство type, которое мы и проверяем. Если оно равно константе pygame.QUIT, значит, пришло событие закрытия приложения. И здесь, в качестве обработчика выступает стандартная Python-функция exit, которая завершает наше приложение. Теперь, при запуске программы мы видим окно на экране, пока не закроем его. При закрытии срабатывает событие pygame.QUIT и программа завершается. Если, в качестве примера, вместо exit написать pass, то наше окно закрываться не будет, т.к. мы фактически удалили обработчик и ничего не делаем при возникновении этого события.
Однако, использовать непосредственно функцию exit() не всегда бывает удобно. Возможно, нам нужно просто завершить цикл и остановить работу PyGame, но продолжать дальнейшее выполнение программы. В этом случае можно воспользоваться функцией quit() пакета PyGame:
Но при закрытии окна мы увидим ошибку (исключение). Откуда она взялась? Это из-за того, что при остановке PyGame основной цикл продолжает работать и на следующей итерации пытается обратиться к очереди событий. Но эта команда уже не может быть выполнена, т.к. PyGame остановлен и уже не работает. Отсюда и возникает это исключение. Поэтому, мы поправим эту программу, добавим условие работы главного цикла:
Теперь все работает так, как мы этого и ожидаем. Вот так выглядит минимальный каркас приложения PyGame.
Задержка и формирование нужного FPS
Однако в такой реализации есть один существенный недостаток. Главный цикл работает слишком быстро: каждые несколько миллисекунд проверяется очередь событий. Это избыточно нагружает процессор компьютера. События так быстро не генерируются. Даже когда выполняется анимация в динамических играх (типа арканоид), вполне достаточно 60 кадров в секунду, т.е. выполнять главный цикл с частотой:
1/60 сек = 17 миллисекунд
А в статических играх, типа пасьянс, минер и т.п., достаточно 30 кадров в секунду:
1/30 сек = 34 миллисекунд
Как создать нужные задержки в главном цикле приложения? Если действовать «в лоб», то можно просто прописать эти временные величины внутри цикла while:
Но это не лучшее решение: на разных устройствах время выполнения итерации цикла будет разным (из-за разной скорости работы ЦП). Здесь задержка в 20 мс добавляется ко времени выполнения программы внутри цикла. То есть, мы не учитываем время обработки событий, а просто добавляем задержку в 20 мс. В результате цикл будет работать немного дольше. И это может негативно сказаться на игровом процессе: на одном устройстве игровой персонаж будет быстрее проходить уровень, а на другом – медленнее. Поэтому, правильнее использовать встроенный в PyGame инструмент тиков на основе класса Clock:
Здесь в методе tick указывается частота выполнения цикла за одну секунду. То есть, параметр 60 указывает выполнять цикл while 60 раз в секунду. При этом автоматически учитывается время, затраченное на выполнение других строчек кода на каждой текущей итерации и оно вычитается при формировании задержки. В результате, мы получаем время каждой итерации примерно 17 мс. И это время будет одинаковым на всех устройствах (разумеется, если оно будет способно обеспечивать такую скорость выполнения итераций цикла).
Вот эту величину (60) называют Frames Per Second (FPS) и, обычно, определяют вначале программы через переменную:
Наконец, последний штрих. Изменим заголовок окна и его иконку. Это делается с помощью вот таких двух строчек:
Например, если прописать флаг:
то окно можно будет менять в размерах. Или так:
Мы здесь сразу включаем двойную буферизацию, аппаратное ускорение и полноэкранный режим. По аналогии используются остальные флаги.
Вот так мы с вами получили вполне рабочий каркас приложения на PyGame. На следующем занятии увидим как можно рисовать графические примитивы в окне программы.
Видео по теме
Что такое Pygame? Каркас приложения, FPS | Pygame #1
Рисование графических примитивов | Pygame #2
Как обрабатывать события от клавиатуры | Pygame #3
Как обрабатывать события от мыши | Pygame #4
Создание поверхностей (Surface) и их анимация. Метод blit | Pygame #5
Класс Rect. Его роль, свойства и методы | Pygame #6
Как рисовать текст различными шрифтами | Pygame #7
Как работать с изображениями. Модули image и transform | Pygame #8
Что такое спрайты и как с ними работать | Pygame #9
Как делать контроль столкновений | Pygame #10
Добавляем звук в игровой процесс. Модули mixer и music | Pygame #11
© 2021 Частичное или полное копирование информации с данного сайта для распространения на других ресурсах, в том числе и бумажных, строго запрещено. Все тексты и изображения являются собственностью сайта
Библиотека Pygame / Часть 1. Введение
Это первая часть серии руководств « Разработка игр с помощью Pygame ». Она предназначена для программистов начального и среднего уровней, которые заинтересованы в создании игр и улучшении собственных навыков кодирования на Python.
Что такое Pygame?
Pygame — это «игровая библиотека», набор инструментов, помогающих программистам создавать игры. К ним относятся:
Графика и анимация
Звук (включая музыку)
Управление (мышь, клавиатура, геймпад и так далее)
Игровой цикл
В сердце каждой игры лежит цикл, который принято называть «игровым циклом». Он запускается снова и снова, делая все, чтобы работала игра. Каждый цикл в игре называется кадром.
В каждом кадре происходит масса вещей, но их можно разбить на три категории:
1.Обработка ввода (события)
Речь идет обо всем, что происходит вне игры — тех событиях, на которые она должна реагировать. Это могут быть нажатия клавиш на клавиатуре, клики мышью и так далее.
2.Обновление игры
Изменение всего, что должно измениться в течение одного кадра. Если персонаж в воздухе, гравитация должна потянуть его вниз. Если два объекта встречаются на большой скорости, они должны взорваться.
3.Рендеринг (прорисовка)
В этом шаге все выводится на экран: фоны, персонажи, меню. Все, что игрок должен видеть, появляется на экране в нужном месте.
Время
Еще один важный аспект игрового цикла — скорость его работы. Многие наверняка знакомы с термином FPS, который расшифровывается как Frames Per Second (или кадры в секунду). Он указывает на то, сколько раз цикл должен повториться за одну секунду. Это важно, чтобы игра не была слишком медленной или быстрой. Важно и то, чтобы игра не работала с разной скоростью на разных ПК. Если персонажу необходимо 10 секунд на то, чтобы пересечь экран, эти 10 секунд должны быть неизменными для всех компьютеров.
Создание шаблона Pygame
Теперь, зная из каких элементов состоит игра, можно переходить к процессу написания кода. Начать стоит с создания простейшей программы pygame, которая всего лишь открывает окно и запускает игровой цикл. Это отправная точка для любого проекта pygame.
В начале программы нужно импортировать необходимые библиотеки и задать базовые переменные настроек игры:
Дальше необходимо открыть окно игры:
Теперь необходимо создать игровой цикл:
Раздел рендеринга (отрисовки)
Начнем с раздела отрисовки. Персонажей пока нет, поэтому экран можно заполнить сплошным цветом. Чтобы сделать это, нужно разобраться, как компьютер обрабатывает цвета.
Экраны компьютеров сделаны из пикселей, каждый из которых содержит 3 элемента: красный, зеленый и синий. Цвет пикселя определяется тем, как горит каждый из элементов:
Каждый из трех основных цветов может иметь значение от 0 (выключен) до 255 (включен на 100%), так что для каждого элемента есть 256 вариантов.
Узнать общее количество отображаемых компьютером цветов можно, умножив:
Теперь, зная, как работают цвета, можно задать их в начале программ:
А после этого — заполнить весь экран.
Но этого недостаточно. Дисплей компьютера работает не так. Изменить пиксель — значит передать команду видеокарте, чтобы она передала соответствующую команду экрану. По компьютерным меркам это очень медленный процесс. Если нужно нарисовать на экране много всего, это займет много времени. Исправить это можно оригинальным способом, который называется — двойная буферизация. Звучит необычно, но вот что это такое.
Представьте, что у вас есть двусторонняя доска, которую можно поворачивать, показывая то одну, то вторую сторону. Одна будет дисплеем (то, что видит игрок), а вторая — оставаться скрытой, ее сможет «видеть» только компьютер. С каждым кадром рендеринг будет происходить на задней части доски. Когда отрисовка завершается, доска поворачивается и ее содержимое демонстрируется игроку.
А это значит, что процесс отрисовки происходит один раз за кадр, а не при добавлении каждого элемента.
В pygame это происходит автоматически. Нужно всего лишь сказать доске, чтобы она перевернулась, когда отрисовка завершена. Эта команда называется flip() :
Главное — сделать так, чтобы функция flip() была в конце. Если попытаться отрисовать что-то после поворота, это содержимое не отобразится на экране.
Раздел ввода (событий)
Игры еще нет, поэтому пока сложно сказать, какие кнопки или другие элементы управления понадобятся. Но нужно настроить одно важное событие. Если попытаться запустить программу сейчас, то станет понятно, что нет возможности закрыть окно. Нажать на крестик в верхнем углу недостаточно. Это тоже событие, и необходимо сообщить программе, чтобы она считала его и, соответственно, закрыла игру.
События происходят постоянно. Что, если игрок нажимает кнопку прыжка во время отрисовки? Это нельзя игнорировать, иначе игрок будет разочарован. Для этого pygame сохраняет все события, произошедшие с момента последнего кадра. Даже если игрок будет лупить по кнопкам, вы не пропустите ни одну из них. Создается список, и с помощью цикла for можно пройтись по всем из них.
Контроль FPS
Пока что нечего поместить в раздел Update (обновление), но нужно убедиться, что настройка FPS контролирует скорость игры. Это можно сделать следующим образом:
Команда tick() просит pygame определить, сколько занимает цикл, а затем сделать паузу, чтобы цикл (целый кадр) длился нужно время. Если задать значение FPS 30, это значит, что длина одного кадра — 1/30, то есть 0,03 секунды. Если цикл кода (обновление, рендеринг и прочее) занимает 0,01 секунды, тогда pygame сделает паузу на 0,02 секунды.
Наконец, нужно убедиться, что когда игровой цикл завершается, окно игры закрывается. Для этого нужно поместить функцию pygame.quit() в конце кода. Финальный шаблон pygame будет выглядеть вот так:
В следующем руководстве этот шаблон будет использован как отправная точка для изучения процесса отрисовки объектов на экране и их движения.