Python不能做游戏？Pygame中的对象你了解吗？

Posted 2021-10-30 易果啥笔

        嗨喽～小伙伴们早上好，中午好，晚上好呀，        

        前面(点击跳转​​​​​​​)我们学习了第一个Pygame程序，接着，我们来了解Pygame中最为常用的几个对象。学完今天的内容，我们就可以开发一个稍微复杂一点的游戏了。

一. Surface 对象

        Surface对象表示的是一个矩形的2D图像，这个图像，实际上是由非常多的像素点组成的，比如一个（300px , 400px）的Surface对象，这个矩形2D图像由300*400个像素点组成。可以通过调用Pygame的绘制函数，来对一个Surface对象的某些区域进行填充，从而达到修改整个2D图像的效果。需要注意的是，窗口的边框，标题栏，按钮并不属于Surface对象的一部分。

        我们把通过pygame.display.set_mode() 函数返回的Surface对象，称为显示Surface对象，绘制到显示Surface对象上的任何内容，在调用pygame.display.update()函数后，都会显示到窗口上。

        游戏制作中，经常要将几个不同的内容绘制到一个Surface对象中，在游戏的某一次循环里，调用pygame.display.update()函数后，这个Surface对象包含的所有内容都会绘制到屏幕上，这个Surface对象（会频繁更新）被显示到屏幕上的次数，称为帧数。一般而言，计算机的运行速度很快，游戏中一般采用每秒30（60，90）帧，即30（60，90）FPS，这叫作帧速率，简称帧率。此处30 FPS的含义是，1s内，游戏界面会被更新30次。

二. Color对象

        颜色在游戏设计中是必不可少的一部分。在计算机显示器上，以光的颜色为基础，由于光有三原色-----红，绿，蓝，通过将这三种颜色按不同比例混合，可以形成任何其他的颜色。

        在Pygame中，我们使用三个整数的元组 (a,b,c) 来表示任何一种颜色，第一个整数a表示颜色中有多少红色，取值为0～255，同理，第二个整数对应绿色，第三个整数对应蓝色。如(0,0,255)表示蓝色，(0,255,0)表示绿色，(128,128,128)三色混合后会得到灰色。

        Pygame中创建颜色主要有两种方式。一是利用3个0～255的整数组成的元组，二是利用pygame.Color对象。

        我们用代码来演示一下：

import sys,pygame
from pygame.locals import *

#color      R    G    B

BLACK = (   0,   0,   0)
WHITE = ( 255, 255, 255)
BLUE  = pygame.Color(   0,   0, 255)  # 与前面的颜色创建方式效果相同
GREEN = pygame.Color(   0, 255,   0)

pygame.init()
DISPLAY_SURF = pygame.display.set_mode((400,300))
# 将整个显示Surface对象填充为白色
DISPLAY_SURF.fill(WHITE)
# 在Surface对象上，从左上角坐标(0,0)开始，绘制一个往右100px,往下100px的矩形2D区域并填充为黑色
pygame.draw.rect(DISPLAY_SURF, BLACK,(0,0,100,100))
# 在Surface对象上，从左上角坐标(100,0)开始，绘制一个往右100px,往下100px的矩形2D区域并填充为绿色
pygame.draw.rect(DISPLAY_SURF,GREEN,(100,0,100,100))

pygame.display.set_caption("Hello World~")

while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
    # 将Surface对象更新到屏幕上显示
    pygame.display.update()

        运行结果：

  

        上面用到了一个绘制函数pygame.draw.rect(Surface,Color,(x,y,a,b))，它会在Surface对象上绘制一个矩形区域，第三个参数是一个四元元组，其前两个参数表明矩形区域左上角的坐标（pygame中的XOY坐标，以窗口左上角为原点(0,0)，向右为x坐标，向下为y坐标），后两个参数表明矩形区域的大小，单位为像素px。

        此外，颜色除了各种颜色的混合比例之外，还有一个特征，那就是颜色的透明度。Pygame允许在颜色的三元元组基础之上加入第四个整数(alpha value，范围0~255)，用于表示颜色的透明度。0表示完全透明，255表示完全不透明。

        为了能够使用透明颜色来进行绘制，Pygame要求必须使用convert_alpha()方法来创建一个Surface对象。也就是说，能够使用透明颜色来进行绘制的Surface对象，必须用convert_alpha()方法创建。比如上面的代码，我们加上一句：

Alpha_Surface = DISPLAY_SURF.convert_alpha()

        上述代码表明可以在Alpha_Surface对象上可以使用透明颜色绘制，而DISPLAY_SURF上不行。

三. Rect对象

        与颜色一样，Pygame提供两种方式创建一个矩形区域。

        一是利用四元元组（x,y,a,b) ：

• x ：矩形区域左上角的x坐标
• y ：矩形区域左上角的y坐标
• a ：矩形区域的宽度（以像素为单位）
• b ：矩形区域的高度（以像素为单位）

        二是创建pygame.Rect对象，如：

rect = pygame.Rect(100,200,100,200) # 等同于 rect = (100,200,100,200)

        与颜色类似，上述“等同”的含义是，如果有一个针对矩形区域的函数参数的话，那么既可以传入一个四元元组，也可以传入一个pygame.Rect对象（底层实现是重载） 。

         pygame.Rect对象有许多属性，现将常用的列举如下：

Rect对象的属性

属性	含义（返回值）
Rect.left	矩形区域最左边的X坐标（int类型）
Rect.right	矩形区域最右边的X坐标（int类型）
Rect.top	矩形区域顶部的Y坐标（int类型）
Rect.bottom	矩形区域底部的Y坐标（int类型）
Rect.centerx	矩形区域中央的X坐标（int类型）
Rect.centery	矩形区域中央的Y坐标（int类型）
Rect.width	矩形区域的宽度（int类型）
Rect.height	矩形区域的高度（int类型）
Rect.size	矩形区域大小的元组：(width,height)
Rect.topleft	元组(int类型)：(top,left)
Rect.topright	元组(int类型)：(top,right)
Rect.bottomleft	元组(int类型)：(bottom,left)
Rect.bottomright	元组(int类型)：(bottom,right)
Rect.midleft	元组(int类型)：(left,centery)
Rect.midright	元组(int类型)：(right,centery)
Rect.midtop	元组(int类型)：(centerx,top)
Rect.midbottom	元组(int类型)：(centerx,bottom)

 四. 绘制函数

        有了前面知识的铺垫，我们就可以用Pygame提供的绘制函数来绘制我们想要绘制的图形了。

        先上代码，在代码中注释了每个绘制函数参数的具体含义：

import pygame, sys
from pygame.locals import *

# 初始化pygame库
pygame.init()

# 创建窗口
DISPLAY_SURF = pygame.display.set_mode((400, 300), 0, 32)
pygame.display.set_caption('Drawing')

# 设置颜色
BLACK = (  0,   0,   0)
WHITE = (255, 255, 255)
RED   = (255,   0,   0)
GREEN = (  0, 255,   0)
BLUE  = (  0,   0, 255)

# 绘制图形

# 填充为白色
DISPLAY_SURF.fill(WHITE)


'''
    pygame.draw.polygon(Surface,Color,pointlist,thickness)
    在DISPLAY_SURF上，画一个多边形，
    第三个参数为多边形顶点坐标顺次构成的元组，
    最后的1(px)为多边形的粗细，忽略此参数或设为0，Pygame会视为用颜色填充此多边形
'''
pygame.draw.polygon(DISPLAY_SURF, GREEN, ((146, 0), (291, 106), (236, 277), (56, 277), (0, 106)),1)



'''
    pygame.draw.line(Surface,Color,start_point,end_point,thickness)
    在DISPLAY_SURF上，画一条线，
    (60,60),(120,60)分别为线的起始坐标，终点坐标，
    4(px)为线条粗细，单位为像素
'''
pygame.draw.line(DISPLAY_SURF, BLUE, (60, 60), (120, 60), 4)
pygame.draw.line(DISPLAY_SURF, BLUE, (120, 60), (60, 120), 1)
pygame.draw.line(DISPLAY_SURF, BLUE, (60, 120), (120, 120), 4)


'''
    pygame.draw.circle(Surface,Color,center_point,radius,thickness)
    在DISPLAY_SURF上，
    画一个圆,
    (300,50)为圆心的坐标,
    20(px)为圆的半径，
    0(px)指明圆的粗细，忽略此参数或者设为0，则Pygame默认将圆用颜色填充
    
'''
pygame.draw.circle(DISPLAY_SURF, BLUE, (300, 50), 20, 0)



'''
    pygame.draw.ellipse(Surface,Color,bounding_rectangle,thickness)
    画一个椭圆，由于一个矩形可以唯一的确定一个椭圆，
    故将其绑定一个Rect对象的矩形区域，
    1(px)为椭圆的粗细，忽略此参数或者设为0，则Pygame默认将椭圆用颜色填充
'''
pygame.draw.ellipse(DISPLAY_SURF, RED, (300, 200, 40, 80), 1)


'''
    pygame.draw.rect(Surface,Color,rectangle_tuple,thickness)
    画一个矩形，
    (200, 150, 100, 50)表示矩形左上角坐标为(200,150)，宽度100px，高度50px
'''
pygame.draw.rect(DISPLAY_SURF, RED, (200, 150, 100, 50))

# run the game loop
while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
    pygame.display.update()

         运行结果：

        代码中对每个绘制函数都有详细的注释，此处就不再赘述了。 

四. 制作动画 && pygame.time.Clock 对象

         动画是一个游戏的灵魂，如何产生一幅动的画面呢？

        前面聊过，while循环里如果设置帧率为30FPS，则屏幕上的画面会每秒更新30次，也就是说，Pygame会将Surface对象以每秒30次的速度不断重新绘制到屏幕上。

        这样，如果在每次绘制到屏幕之前，对Surface对象上的内容做略微修改，这样不就产生“动的”画面了吗？

        现在的问题是，我们如何控制Surface对象以每秒30次的速度绘制到屏幕上呢？

        这个不用我们考虑，Pygame提供了一个专门用于控制帧率的类 pygame.time.Clock。由于计算机运行速度极快，容易导致游戏速度过快，玩家的体验不太好，因而这个对象可以确保游戏以某一个最大的帧率运行，但有时，如果是大型游戏，代码量过多，以至于无法正常运行，来频繁的绘制到屏幕上，会使得帧率下降。

        Clock对象的用法：首先，创建Clock对象：

fpsClock = pygame.time.Clock()

        Clock对象会在游戏的每一次循环上都设置一个小小的暂停，确保游戏不会运行得太快。

        每次循坏的最后，调用pygame.display.update()方法将Surface对象绘制到屏幕上之后，应调用Clock对象的 tick() 方法：

# run the game loop
while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
    pygame.display.update()
    # 调用tick()，传入30FPS
    fpsClock.tick(FPS)

        这样会使得，游戏以最大帧率30FPS运行。 

        借invpy官网的一段代码，我们演示一个简单的“猫移动”的动画，我们需要一张“猫”的图片：

        代码如下：

import pygame, sys
from pygame.locals import *

pygame.init()

# 帧率设置为30FPS
FPS = 30

# 创建Clock对象
fpsClock = pygame.time.Clock()

# 创建窗口
DISPLAY_SURF = pygame.display.set_mode((400, 300))
pygame.display.set_caption('Animation')

WHITE = (255, 255, 255)
# 加载图片
catImg = pygame.image.load('cat.png')
CAT_X = 10
CAT_Y = 10

# 设置猫初始往右移动
direction = 'right'

while True:  # main game loop

    DISPLAY_SURF.fill(WHITE)

    # 简单地方向控制
    if direction == 'right':
        CAT_X += 5
        if CAT_X == 280:
            direction = 'down'
    elif direction == 'down':
        CAT_Y += 5
        if CAT_Y == 220:
            direction = 'left'
    elif direction == 'left':
        CAT_X -= 5
        if CAT_X == 10:
            direction = 'up'
    elif direction == 'up':
        CAT_Y -= 5
        if CAT_Y == 10:
            direction = 'right'

    # 利用blit()方法将图片复制到Surface对象中
    # 图片的左上角位于(CAT_X, CAT_Y)
    DISPLAY_SURF.blit(catImg, (CAT_X, CAT_Y))

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

    # 将Surface对象绘制到屏幕上
    pygame.display.update()
    # 设置帧率：30FPS
    fpsClock.tick(FPS)

        运行结果：

        到这，Pygame的基础知识就介绍完了，内容也许比较多，小伙伴们多多理解和实践。下一章，我们开始动手做一个稍微复杂一点的游戏：

        Python不能做游戏？游戏实战之-----《ink spill》​​​​​​​

        最后，喜欢的小伙伴们点个赞鼓励支持一下吧～