pygame_study

pygame学习笔记

前言：通过一个简单的壁球小游戏来学习pygame模块，并在学习过程中不断完善和改进，笔记内容分为四大章节：pygame最小开发框架、屏幕绘制机制、事件处理机制、色彩与绘图机制

学习视频参考：b站的嵩天教授的Python游戏开发教程（pygame）

1、pygame最小游戏开发框架

1）引入pygame和sys

• sys是python的标准库，提供了python运行时环境变量的操作，如sys.exit()用于结束游戏并退出（使用率最高）

2）初始化init()及设置

• pygame.init()对pygame内部各功能模块进行初始化创建及变量设置，默认调用
• pygame.display.set_mode(size) 初始化显示窗口，第一个参数size是一个二元元组，分别表示窗口的宽度和高度
• pygame.display.set_caption(title) 设置显示窗口的标题内容，参数title是一个字符串类型

3）获取事件并逐类响应

• pygame会维护一个事件队列
• pygame.event.get()会从pygame的队列事件中取出并删除，例如键盘按下就是一个事件
• event.type：获取事件类型并逐类响应；pygame.QUIT是pygame中定义的退出事件常量

4）刷新屏幕

​ pygame.display.update()对显示窗口进行更新，默认窗口全部重绘

5）最小框架代码

import pygame
import sys
pygame.init()
bg_size = width, height = 600, 400
screen = pygame.display.set_mode(bg_size)
pygame.display.set_caption("pygame游戏之旅")  # 设置窗口的标题
while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
    pygame.display.update()

6）运行结果

2、碰壁球小游戏案例

注：壁球使用植物大战僵尸中的窝瓜素材，推荐一个免费的素材网站http://aigei.com/game/?m=b_3125497

1）从需求到实现的三个关键要素

• 壁球：游戏需要一个壁球，通过图片引入
• 壁球运动：壁球要能够上下左右运动
• 壁球反弹：壁球要能够在上下左右边缘反弹

2）壁球的载入

• pygame使用内部定义的surface对象表示所有载入的图像，其中pygame.get_rect()方法返回一个覆盖图像的矩形Rect对象

• 那么得到一个图像的外切矩形有什么好处呢？
  Rect对象有一些很重要的属性，例如：top、bottom、left、right、width、height

3）壁球的移动

• ballrect.move(x,y) ，Rect对象移动一个偏移量(x,y)，即在横轴方向上移动x像素、纵轴方向上移动y像素，x、y为整数

4）壁球的反弹运动（逻辑控制）

• 遇到左右两侧，横向速度取反

• 遇到上下两侧，纵向速度取反

5）填充背景

• 壁球移动后，原有位置将默认填充白色，因此需要重新对背景进行填充

• screen.fill(color)显示窗口背景填充为color颜色，采用RGB色彩体系

6）通过Rect对象引导对壁球的绘制

• screen.blit(src,dest)将一个图像绘制在另一个图像上，即将src绘制到dest位置上。

7）节奏控制

• 如何有效的控制壁球的运动速度？

  clock = pygame.time.Clock()创建一个Clock对象，用于操作时间

  clock.tick(framerate) 控制帧速度，即窗口刷新速度

  例如clock.tick(100)表示每秒钟100次帧刷新，视频中每次展示的静态图像成为帧

8）完整代码

import pygame
import sys

pygame.init()
bg_size = width, height = 600, 400
screen = pygame.display.set_mode(bg_size)
pygame.display.set_caption('crash ball game')
ball = pygame.image.load('../squash.png')
ballrect = ball.get_rect()
speed = [1, 1]
BLACK = 0, 0, 0
fps = 300 # Frames per Second 每秒帧率参数
fclock = pygame.time.Clock()
while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
    ballrect = ballrect.move(speed[0], speed[1])
    if ballrect.left < 0 or ballrect.right > width:
        speed[0] = -speed[0]
    if ballrect.top < 0 or ballrect.bottom > height:
        speed[1] = -speed[1]
    screen.fill(BLACK)
    screen.blit(ball, ballrect)
    pygame.display.update()
    fclock.tick(fps)

9）运行效果截图

10）添加速度控制

增加键盘按下事件响应

• “↑”：纵向绝对速度增加一个像素（纵向加速）
• “↓”：纵向绝对速度减少一个像素（纵向减速）
• “←”：纵向绝对速度减少一个像素（横向减速）
• “→”：横向绝对速度增加一个像素（横向加速）

增添如下代码：

elif event.type == pygame.KEYDOWN:  # 加入键盘按下事件响应
    if event.key == pygame.K_LEFT:
        speed[0] = speed[0] if speed[0] == 0 else (abs(speed[0]) - 1) * int(speed[0] / abs(speed[0]))
    elif event.key == pygame.K_RIGHT:
        speed[0] = speed[0] + 1 if speed[0] >= 0 else speed[0] - 1
    elif event.key == pygame.K_UP:
        speed[1] = speed[1] + 1 if speed[1] >= 0 else speed[1] - 1
    elif event.key == pygame.K_DOWN:
        speed[1] = speed[1] if speed[1] == 0 else (abs(speed[1]) - 1) * int(speed[1] / abs(speed[1]))

3、屏幕绘制机制

1）游戏屏幕的控制——pygame.display()

2）控制需求

• 游戏全屏
• 游戏屏幕大小可调节
• 游戏屏幕无边框
• 更改游戏标题栏内容
• 更改游戏图标

3）屏幕绘制的重要函数

Ⅰ. 屏幕尺寸和模式

• pygame.display.set_mode(r=(0,0),flags=0) 设置相关屏幕模式
  • r是游戏的分辨率，采用（width，height）方式输入
  • flags用来控制显示类型，可用 | 组合使用，常用的显示标签如下：
    pygame.RESIZABLE 窗口大小可调
    pygame.NOFRAME 窗口没有边界显示
    pygame,FULLSCREEN 窗口全屏显示
  • 注：每种显示方式要配合相应的处理机制。比如大小可调时要有尺寸变化的响应：对扩张显示界面的刷新，对扩张/缩小显示界面的游戏响应
    • pygame.VIDEORESIZE是一种窗口大小改变的事件。事件发生后，返回event.size元组，包含新窗口的宽度和高度
      .size[0] 宽度，也可以用event.w
      .size[1] 高度，也可以用event.h
      返回参数只在事件发生时有用
• pygame.display.Info() 生成屏幕相关信息
  • 产生一个显示信息对象videoInfo，表达当前屏幕的参数信息
    在.set_mode()之前调用，则显示当前系统参数信息，参数很多，其中有两个十分重要，如下：
    current_w：当前显示模式或窗口的像素宽度
    current_h：当前显示模式或窗口的像素高度

Ⅱ. 窗口标题和图标

• pygame.display.set_caption(title,icontitle=None) 设置标题信息
  • title设置窗口标题内容
  • icontitle 设置图标化后的小标题，可选，部分系统没有
  • pygame.display.get_caption()返回当前设置窗口的标题及小标题内容，返回结构为(title,icontitle)
    • 用途：该函数与游戏交互逻辑相配合，可以根据游戏情节修改标题内容
  • pygame.display.set_icon() 设置窗口图标效果，图标是一个surface对象
  • pygame.display.get_icon() 获得图标

Ⅲ. 窗口感知和刷新

• **pygame.display.get_active()**当窗口在系统中显示（屏幕绘制 / 非图标化）时返回True。否则返回False

• pygame.display.flip() 重绘整个窗口

• **pygame.display.update()**只重绘改变的部分

Ⅳ. pygame还提供OpenGL和硬件加速

4、事件处理机制

1）pygame中的事件类型

① 系统 ② 键盘 ③ 鼠标 ④ 游戏杆 ⑤ 窗口 ⑥ 用户定义

2）事件处理的重要函数

Ⅰ. 处理事件

• pygame.event.get()

  • 从事件队列中获得事件列表，即获得所有队列的事件

    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pyagme.QUIT:
          sys.exit()

• 增加参数，获得某类或某些类事件
  pygame.event.get(type)
  pygame.event.get(typelist)

• pygame.event.poll()

  • 从事件队列中获取一个事件

    While True:
       event = pygame.event.poll()

  • 获取的事件将从队列中删除

  • 如果事件队列为空，则返回event.NOEVENT

• pygame.event.clear()

  • 从事件队列中删除事件，默认删除所有事件
  • 该函数与pygame.event.get()类似，区别仅是不对事件进行处理
  • 可以增加参数，指定删除某类或某些类事件：
    pygame.event.clear(type)
    pygame.event.clear(typelist)

Ⅱ. 操作事件队列

• pygame.event.set_blocked(type or typelist) 控制哪些类型事件不允许被保存到事件队列中
• pygame.event.set_allowed(type or typelist) 控制哪些类型事件允许被保存到事件队列中
• **pygame.event.get_blocked() **测试某个事件类型是否被事件队列所禁止，如果事件队列被禁止返回True，否则返回False

Ⅲ. 生成事件处理函数

• **pygame.event.post(event) **产生一个事件并将其放入事件队列中，一般用于放置用户自定义事件（pygame.USEREVENT）
  也可以用于放置系统定义事件（如鼠标或键盘等），给定参数
• pygame.event.Event(type,dict) 创建一个给定类型的事件
  其中，事件的属性和值都采用字典类型赋值，属性名采用字符串形式，如果创建已有事件，属性需要一致

Ⅲ. 鼠标事件及类型

• pygame.event.MOUSEMOTION() 鼠标移动事件，返回三个值：
  • event.pos 鼠标当前的坐标值(x,y)，相对于窗口左上角
  • event.rel 鼠标相对移动距离(x,y)，相对于上次事件
  • event.buttons 鼠标按钮状态(a,b,c) 对应鼠标三个键，鼠标移动时这三个键处于按下状态，对应的位置为1，反之为0
• pygame.event.MOUSEBUTTONUP() 鼠标释放事件
  • event.pos 鼠标当前坐标值(x,y)，相对于窗口左上角
  • event.button 鼠标按下键编号n，取值0/1/2，分别对应三个键
• pygame.event.MOUSEBUTTONDOWN() 鼠标按下事件
  • event.pos 鼠标当前坐标值(x,y)，相对于窗口左上角
  • event.button 鼠标按下键编号n，取值为整数，左键为1，右键为3，设备相关

3）代码演示

描述：模拟鼠标按下、抬起、移动事件，打印对应坐标以及按键编号

import pygame
import sys

pygame.init()
size = width, height = 600, 400
screen = pygame.display.set_mode(size)
pygame.display.set_caption("pygame游戏之旅")
while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:
            if event.unicode == '':
                print("[KEYDOWN]:", "#", event.key, event.mod)
            else:
                print("[KEYDOWN]:", event.unicode, event.key, event.mod)
        elif event.type == pygame.MOUSEMOTION:
            print('[MOUSEMOTION]:', event.pos, event.rel, event.buttons)
        elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN:
            print('[MOUSEBUTTONDOWN]:', event.pos, event.button)
        elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONUP:
            print('[MOUSEBUTTONUP]:', event.pos, event.button)
    pygame.display.update()

4）用户自定义事件演示

import pygame
import sys

pygame.init()
size = width, height = 600, 400
screen = pygame.display.set_mode(size)
pygame.display.set_caption("pygame游戏之旅")
fps = 1
fclock = pygame.time.Clock()
num = 1
while True:
    uevent = pygame.event.Event(pygame.KEYDOWN, {'unicode': 123, 'key': pygame.K_SPACE, 'mod': pygame.KMOD_ALT})	# 自定义按键事件
    pygame.event.post(uevent)	# 放入事件队列
    num = num + 1
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:	# 事件被处理，打印输出
            if event.unicode == '':
                print('[KEYDOWN{}]:'.format(num), "#", event.key, event.mod)
            else:
                print('[KEYDOWN{}]:'.format(num), event.unicode, event.key, event.mod)
    pygame.display.update()
    fclock.tick(fps)

5）壁球小游戏扩展

扩展需求：鼠标左键摆放壁球，按键按下时壁球停止运动，按键按下并且移动时，壁球随着鼠标移动，当释放时壁球继续运动

代码略…

5、色彩与绘图机制

1）色彩表达：pygame.Color

• Color类用于表达色彩，使用RGB或RGBA色彩模式，A可选
• Color类可以用色彩名字、RGB值、HTML色彩格式等方式定义
  • Color(name) eg.Color(‘green’)
  • Color(r,g,b,a) eg.Color(190,190,190,255)
  • Color(rgbvalue) eg.Color(‘#BEBEBEFF’)，对应十六进制表示
• RGBA多了一个alpha通道，表示不透明度，取值0-255，通道值越大，不透明度越高

2）图形绘制机制

• pygame.Rect表达一个矩形区域的类，用来存储坐标和长度信息
• pygame利用Rect类来操作图形/图像元素，提供如下属性：size、width、height、top、left、bottom、right、topleft…
  提供如下方法：.copy()、.move()、…
• pygame.draw可绘制多种图形，如
  • .rect(Surface，color，Rect，width=0)矩形：Surface矩形的绘制屏幕、color矩形的绘制颜色、Rect矩形的绘制区域、绘制边缘的宽度默认为0即填充图形
  • .polygon(Surface,color,pointlist,width=0) 多边形
  • .circle(Surface,color,pos,radius,width=0) 圆形
  • .ellipse(Surface,color,Rect,width=0) 椭圆形
  • .line() 直线

3）图形绘制示例

from math import pi

import pygame
import sys

pygame.init()
pygame.mixer.init()  # 初始化混音器模块
bg_size = width, height = 600, 400
screen = pygame.display.set_mode(bg_size)
pygame.display.set_caption("pygame图形绘制")  # 设置窗口的标题
GOLD = 255, 251, 0
RED = pygame.Color('red')
GREEN = pygame.Color('green')
WHITE = 255, 255, 255
e1rect = pygame.draw.ellipse(screen, GREEN, (50, 50, 500, 3000), 3)
c1rect = pygame.draw.circle(screen, GOLD, (200, 180), 30, 5)
c2rect = pygame.draw.circle(screen, GOLD, (400, 180), 30)
r1rect = pygame.draw.rect(screen, RED, (170, 130, 60, 10), 3)
r2rect = pygame.draw.rect(screen, RED, (370, 130, 60, 10))
plist = [(295, 178), (285, 250), (260, 280), (340, 280), (315, 250), (305, 170)]
l1rect = pygame.draw.lines(screen, GOLD, True, plist, 2)
a1rect = pygame.draw.arc(screen, RED, (200, 220, 200, 100), 1.4 * pi, 1.9 * pi, 3)
while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
    pygame.display.update()

运行结果：

4）文字绘制

Ⅰ. 文字绘制机制：

使用pygame.freetype向屏幕上绘制特定字体的文字（需要import引入）
注：文字不能直接print()，而是用像素根据字体点阵图绘制

Ⅱ. 生成Font对象

• **pygame.freetype.Font(file,size=0)**，根据字体和字号生成一个Font对象

  • file：字体类型名称或路径，注意字体是否支持中文

  • size：字体的大小

• 然后调用Font.render_to()或Font.render(）

  • **Font.render_to(surf，dest，text，fgcolor=None，bgcolor=None，rotation=0，size=0)**，返回Rect类型
    • surf：绘制字体的平面，Surface对象
    • dest：在平面中的具体位置，（x，y）
    • text：绘制的文字内容
    • fgcolor：文字颜色
    • bgcolor：背景颜色
    • rotation：逆时针的旋转角度，取值0-359，部分字体可旋转
    • size：文字大小，赋值该参数将覆盖Font中的设定值
  • **Font.render(text,fgcolor=None,bgcolor=None,rotation=0,size=0)**绘制具体文字，返回（Surface,Rect）

Ⅲ. Surface讲解

• pygame.Surface 称为绘图层，或绘图平面，或图层
  • 用于表示图形、文字或图像的绘制效果，与当前屏幕主图层可以并列存在，如果不绘制在主图层上，则不会被显示
• 主图层由pygame.display.set_mode()生成
  • 在主图层上绘制其他图层使用**.blit()**方法：screen.blit(pygame.Surface,pygame.Rect)

5）将碰壁球用文字来代替

import sys
import pygame.freetype

pygame.init()
bg_size = width, height = 600, 400
screen = pygame.display.set_mode(bg_size)
pygame.display.set_caption('crash character game')
ball = pygame.image.load('../squash.png')
ballrect = ball.get_rect()
speed = [1, 1]
GOLD = 255, 251, 0
BLACK = 0, 0, 0
pos = [230, 160]
f1 = pygame.freetype.Font('..\\font\\font.ttf', 36)
f1rect = f1.render_to(screen, pos, 'ACPASSER', fgcolor=GOLD, size=50)
fps = 300  # Frames per Second 每秒帧率参数
fclock = pygame.time.Clock()
while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            sys.exit()
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:  # 加入键盘按下事件响应
            if event.key == pygame.K_LEFT:
                speed[0] = speed[0] if speed[0] == 0 else (abs(speed[0]) - 1) * int(speed[0] / abs(speed[0]))
            elif event.key == pygame.K_RIGHT:
                print('速度增加')
                speed[0] = speed[0] + 1 if speed[0] >= 0 else speed[0] - 1
            elif event.key == pygame.K_UP:
                speed[1] = speed[1] + 1 if speed[1] >= 0 else speed[1] - 1
            elif event.key == pygame.K_DOWN:
                speed[1] = speed[1] if speed[1] == 0 else (abs(speed[1]) - 1) * int(speed[1] / abs(speed[1]))
    if pos[0] <= 0 or pos[0] + f1rect.width > width:
        speed[0] = -speed[0]
    if pos[1] <= 0 or pos[1] + f1rect.height > height:
        speed[1] = -speed[1]
    pos[0] = pos[0] + speed[0]
    pos[1] = pos[1] + speed[1]
    screen.fill(BLACK)
    f1rect = f1.render_to(screen, pos, 'ACPASSER', fgcolor=GOLD, size=50)
    pygame.display.update()
    fclock.tick(fps)

效果图：