Pygame 入門基本指南

阿新 • • 發佈：2021-07-07

最近正在利用 Python 製作一個小遊戲，但對於 Pygame 不熟悉，故在學習的過程記錄相關知識點

Pygame 中文文件下載：Here

Pygame第1-1課：入門

什麼是Pygame？

Pygame是一個“遊戲開發庫” - 一組幫助程式設計師製作遊戲的程式碼庫。包含：

圖形和動畫
聲音（包括音樂）
控制（鍵盤，滑鼠，遊戲手柄等）

Pygame安裝

pip 安裝

pip install pygame

如果下載緩慢或者下載失敗了的話建議切換pip源到國內映象，如何更換？
PyCharm 安裝

第一步：開啟Pycharm

第二步：點File ->Default Settings->Project Interpreter->點加號

第三步: 搜尋Pygame->Install Package

Pygame遊戲結構框架

每個遊戲的核心都是一個迴圈，將其稱為“遊戲迴圈”。這個迴圈一直在不斷執行，一遍又一遍地完成遊戲工作所需的所有事情。每次迴圈顯示一次遊戲當前畫面，稱為幀。

Pygame遊戲迴圈，主要處理3件事情

1.處理外部輸入（滑鼠點選或鍵盤按下事件）

這意味著遊戲在進行的同時，需要響應與處理使用者的操作---這些可能是鍵盤上的鍵被按下，或滑鼠被點選等事件。

2.更新遊戲物件位置或狀態

如果飛機物件在空中飛行，收到重力作用，自身的位置需要改變。如果兩個物件相互碰撞，則需要爆炸。

3.渲染

此步驟中，在螢幕上重新繪製所有更新位置後的所有遊戲物件。

Pygame時鐘

遊戲迴圈的另一個重要方面是控制整個迴圈的執行速度。遊戲中有個術語叫FPS（Frames Per Second），它代表每秒幀數，也叫幀率。這意味著遊戲迴圈每秒應發生多少次。這很重要，因為我們不希望遊戲執行得太快或太慢。也不希望它在不同的計算機上以不同的速度執行。

構建Pygame遊戲程式骨架

現在，製作一個簡單的pygame程式，功能是除了開啟一個視窗並運行遊戲迴圈之外什麼都不做。

在程式的開始部分，我們匯入需要的庫併為遊戲設定一些變數：

import pygame
import random

WIDTH = 360  # 遊戲視窗的寬度
HEIGHT = 480 # 遊戲視窗的高度
FPS = 30 # 幀率

接下來，建立遊戲視窗：

# initialize pygame and create window
pygame.init()
pygame.mixer.init()  #聲音初始化
screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
pygame.display.set_caption("My Game")#設定遊戲視窗標題欄文字
clock = pygame.time.Clock()

pygame.init()是啟動pygame，並“初始化”它的命令。 screen指的是遊戲螢幕，按照在配置常量中設定的視窗大小建立它。最後，建立了一個，clock時鐘物件，以便能夠確保遊戲以想要的FPS執行。

讓遊戲迴圈：

# Game Loop
running = True
while running:
    # Process input (events)
    # Update
    # # Draw / Render

這是遊戲迴圈，它是由變數running控制的迴圈。如果希望遊戲結束，只需要設定running為False，迴圈就會結束。接下來用一些基本程式碼填寫每個部分。

渲染/繪製部分

我們將從Draw部分開始。目前還沒有任何遊戲物件，用純色填充螢幕。

影象由畫素組成，這些畫素有3個部分：紅色，綠色和藍色。每個部分點亮多少會決定畫素的顏色，如下所示：

三原色中的每一個可以具有介於0和255之間的值，因此對於三種基色中的每一種，存在256種不同的可能性。以下是一些三種顏色的組合示例：

在程式的頂部定義一些顏色：

# Colors (R, G, B)
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
RED = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLUE = (0, 0, 255)

在繪圖部分用黑色填滿螢幕。

# Draw / render
screen.fill(BLACK)

這樣還不夠。更改螢幕上的畫素意味著告訴視訊卡告訴顯示器更改實際畫素。從計算機的角度來看，這是一個非常非常緩慢的過程。因此，如果你在螢幕上繪製了很多東西，那麼繪製它們可能需要很長時間。處理能力差的計算機表現為遊戲執行卡頓。

我們可以通過使用稱為雙緩衝的技術，以巧妙的方式解決這個問題。

想象一下，有一個雙面白板，可以翻轉顯示一側或另一側。前面是顯示器（玩家看到的螢幕），而背面是隱藏的，只有計算機可以“看到”它。每一幀，都在背面（記憶體中）繪製所有圖畫 - 每個角色，每個子彈，每個閃耀的光線等等。然後，當完成後，將白板翻轉並顯示。這意味著每幀只是執行一次白板翻轉的過程。

所有這些都在pygame中自動發生。完成繪圖後，只需要告訴它翻轉白板。命令為flip()：

# Draw / render
screen.fill(BLACK)
# *after* drawing everything, flip the display
pygame.display.flip()

處理遊戲過程中發生的事件

如果現在嘗試執行該程式，我們會發現遇到了問題：無法關閉視窗！單擊螢幕右上角中的“X”按鈕不起作用。那是因為當用戶點選關閉按鈕時產生了一個事件，我們需要程式監聽該事件，並做出相應處理---退出遊戲。

Pygame內部儲存自上一幀以來發生的所有事件。可以通過下面的程式碼檢查發生了哪些事件

    for event in pygame.event.get():
        # check for closing window
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False

Pygame有很多事件。 pygame.QUIT是單擊“X”按鈕時發生的事件。程式檢查到該事件發生後，將running變數設定成False，從而推出遊戲迴圈，結束遊戲。

輸出文字

pygame支援使用pygame.font物件將文字列印到視窗上。要列印文字的話，首先需要建立一個字型物件，Font的第一個引數為None是告訴pygame獲得系統預設字型，也可以是具體的字型名稱。Font的第二個引數指明字型大小。

myfont = pygame.font.Font(None,60)

文字繪製過程比較耗費時間，常用的做法是先在記憶體中建立文字影象，然後將文本當作一個影象來渲染。

textImage = myfont.render("pygame", True, WHITE)

textImage 物件可以使用screen.blit()來繪製。上面程式碼中的render函式第一個引數是要繪製的文字，第二個引數是啟用抗鋸齒能力，第三個引數是文字的顏色。

下面的程式碼，將剛剛產生文字影象繪製到螢幕的座標（10，100）處。

screen.fill(BLACK)
screen.blit(textImage, (10,100))
pygame.display.flip()

控制FPS

雖然現在還沒有任何東西要放在“更新”部分，但仍然需要設定FPS來控制遊戲執行速度。可以這樣做：

while running:
    # keep loop running at the right speed
    clock.tick(FPS)

該tick()命令告訴pygame一秒迴圈多少次。如果設定FPS為20，這意味著我們命令遊戲的每個迴圈持續1 / 20（0.05）秒。如果迴圈程式碼（更新，繪圖等）只需要0.03秒，那麼pygame將等待0.02秒。以上是計算機處理比較快的情況。如果電腦比較差，執行緩慢，一秒鐘未必能執行20次迴圈--- 那麼clock.tick(20)就成為一個指導意見。

在螢幕上顯示出FPS

首先，在while迴圈之前定義2個變數

count = 0
start = time.time()

每次迴圈計算出當前的FPS並顯示

計算方法為：迴圈開始前獲得當前系統時間，在每次迴圈中，累加迴圈次數count；同時在每次迴圈時，獲得當前系統時間，那麼從開始迴圈到目前為止流逝的時間（時間差）為：now-start。再用count除以這個時間差，即為FPS（每秒迴圈了多少次）。程式碼如下：

# Update
count+=1
now = time.time()
fps = count/(now-start)
fpsImage = myfont.render(str(fps), True, WHITE)
# Draw / render
screen.fill(BLACK)
screen.blit(fpsImage, (10, 100))
# *after* drawing everything, flip the display
pygame.display.flip()

我們可以修改FPS的值，看看是否介面上輸出的值會跟著變化

FPS = 10
FPS = 100
FPS = 1000
FPS = 10000

我的電腦，將FPS設定成10000時，發現螢幕上列印的是2000，說明，我的電腦配置最多可以支援到1秒中執行迴圈中的程式碼2000次。

最後，為了確保當遊戲迴圈結束時，遊戲視窗正確退出。我們通過將程式碼pygame.quit()的放到最後一行來實現這一點。

整合到一起

最終程式碼如下所示：

# Pygame template - skeleton for a new pygame project
import time
import pygame
import random

WIDTH = 360
HEIGHT = 480
FPS = 30

# define colors
WHITE = (255, 255, 255)
BLACK = (0, 0, 0)
RED = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLUE = (0, 0, 255)

# initialize pygame and create window
pygame.init()
pygame.mixer.init()
screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
pygame.display.set_caption("My Game")
clock = pygame.time.Clock()

myfont = pygame.font.Font(None,60)
textImage = myfont.render("pygame", True, WHITE)
# Game loop
running = True
count = 0
start = time.time()

while running:
    # keep loop running at the right speed
    clock.tick(FPS)
    # Process input (events)
    for event in pygame.event.get():
        # check for closing window
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False

    # Update
    count+=1
    now = time.time()
    fps = count/(now-start)
    fpsImage = myfont.render(str(fps), True, WHITE)
    # Draw / render
    screen.fill(BLACK)
    screen.blit(fpsImage, (10, 100))
    # *after* drawing everything, flip the display
    pygame.display.flip()

pygame.quit()

Pygame第1-2課：使用精靈

什麼是精靈？

當您玩任何2D遊戲時，您在螢幕上看到的所有物件都是精靈。精靈可以是動畫的，它們可以由玩家控制，甚至可以互相互動。

將在遊戲迴圈的UPDATE和DRAW部分更新和繪製精靈。你可以想象，如果你的遊戲中有大量的精靈，那麼遊戲迴圈的這些部分可能會變得非常冗長和複雜。幸運的是，Pygame有一個很好的解決方案：精靈組。

精靈組只是精靈的集合，您可以同時對所有精靈進行操作。讓建立一個sprite組來儲存遊戲中的所有精靈：

 clock = pygame.time.Clock()
 all_sprites = pygame.sprite.Group()

現在可以通過在迴圈中新增以下內容來利用該組：

    # Update
    all_sprites.update()

    # Draw / render
    screen.fill(BLACK)
    all_sprites.draw(screen)

現在，對於建立的每個精靈，只需確保將它新增到all_sprites組中，它將自動在螢幕上繪製，並在每次迴圈時更新。

建立一個精靈

現在準備好製作第一個精靈了。在Pygame中，精靈是物件。
首先定義新精靈：

class Player(pygame.sprite.Sprite):

class告訴Python正在定義一個新物件，它將成為玩家精靈，它的父型別是pygame.sprite.Sprite，這意味著它將基於Pygame的預定義Sprite類。

在class Player定義中需要的第一個函式是特殊__init__()函式，它定義了在建立此型別的新物件時，需要初始化的一些屬性。每個Pygame精靈都必須擁有兩個屬性： image和 rect：

class Player(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image = pygame.Surface((50, 50))
        self.image.fill(GREEN)
        self.rect = self.image.get_rect()

第一行pygame.sprite.Sprite.__init__(self)是Pygame所必需的 - 它執行內建Sprite類初始化程式。接下來，定義image屬性 - 在這種情況下，只是建立一個簡單的50 x 50正方形並用顏色填充它GREEN。稍後將學習如何讓精靈image變得更加漂亮，比如角色或宇宙飛船，但現在一個穩固的方塊已經足夠好了。

接下來，必須定義精靈rect，它是“矩形”的縮寫。在Pygame中使用矩形來跟蹤物件的座標。該get_rect()命令只是檢視image並計算將它包圍它的矩形。

可以使用rect它將精靈放在想要的任何地方在螢幕上。讓從中心開始：

class Player(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image = pygame.Surface((50, 50))
        self.image.fill(GREEN)
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = (WIDTH / 2, HEIGHT / 2)

現在已經定義了Player精靈，需要通過建立一個Player類的例項來“生成”（意思是建立）它。還需要確保將精靈新增到all_sprites組中：

all_sprites = pygame.sprite.Group()
player = Player()
all_sprites.add(player)

現在，如果你執行你的程式，你會看到螢幕中央的綠色方塊。來吧，增加WIDTH和HEIGHT設定，這樣你將有足夠的視窗空間，使得精靈在接下來的步驟中移動。

精靈運動

請記住，在遊戲迴圈中，有all_sprites.update()。這意味著對於組中的每個sprite，Pygame將查詢一個update()函式並執行它。所以為了讓精靈移動，只需要定義它的更新規則（定義update函式）：

class Player(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image = pygame.Surface((50, 50))
        self.image.fill(GREEN)
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = (WIDTH / 2, HEIGHT / 2)

    def update(self):
        self.rect.x += 5

這意味著每次迴圈時，都會將精靈的x座標增加5個畫素。繼續執行它，你會看到精靈向螢幕右側移動，但是會移出視窗：

讓通過使精靈環繞來解決這個問題 - 只要它到達螢幕的右側，就會將它移到左側。看一下矩形rect的結構：

因此，如果rect螢幕的左邊緣離開螢幕，會將右邊緣設定為0：

class Player(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image = pygame.Surface((50, 50))
        self.image.fill(GREEN)
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = (WIDTH / 2, HEIGHT / 2)

    def update(self):
        self.rect.x += 5
        if self.rect.left > WIDTH:
            self.rect.right = 0

現在可以看到精靈會一直在螢幕上滾動：

整合到一起

# Pygame sprite Example
import pygame
import random

WIDTH = 800
HEIGHT = 600
FPS = 30

# define colors
WHITE = (255, 255, 255)
BLACK = (0, 0, 0)
RED = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLUE = (0, 0, 255)

class Player(pygame.sprite.Sprite):
    # sprite for the Player
    def __init__(self):
        # this line is required to properly create the sprite
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        # create a plain rectangle for the sprite image
        self.image = pygame.Surface((50, 50))
        self.image.fill(GREEN)
        # find the rectangle that encloses the image
        self.rect = self.image.get_rect()
        # center the sprite on the screen
        self.rect.center = (WIDTH / 2, HEIGHT / 2)

    def update(self):
        # any code here will happen every time the game loop updates
        self.rect.x += 5
        if self.rect.left > WIDTH:
            self.rect.right = 0

# initialize pygame and create window
pygame.init()
pygame.mixer.init()
screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
pygame.display.set_caption("Sprite Example")
clock = pygame.time.Clock()

all_sprites = pygame.sprite.Group()
player = Player()
all_sprites.add(player)
# Game loop
running = True
while running:
    # keep loop running at the right speed
    clock.tick(FPS)
    # Process input (events)
    for event in pygame.event.get():
        # check for closing window
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False

    # Update
    all_sprites.update()

    # Draw / render
    screen.fill(BLACK)
    all_sprites.draw(screen)
    # *after* drawing everything, flip the display
    pygame.display.flip()

pygame.quit()

Pygame第1-3課：圖片精靈

轉向圖形精靈

彩色矩形很好 - 它們是一個好的開始，並確保你的遊戲基本工作，但遲早你會想要為你的精靈使用一個很酷的宇宙飛船影象或角色。這引出了第一個問題：在哪裡獲得遊戲資源。

獲得圖片資源

當你需要為你的遊戲新增圖片資源時，你有3個選擇：

自己製作
找一位美工為你製作
使用網際網路上已有的圖片資源

在本課中，將使用影象“p1_jump.png”：

管理遊戲資源

首先，需要一個資料夾img來儲存遊戲資源，然後將影象放入其中。

要在遊戲中使用此影象，需要讓Pygame載入圖片檔案，這意味著需要程式知道檔案的位置。根據使用的計算機型別，這可能會有所不同，希望能夠在任何計算機上執行程式，因此需要匯入一個名為os的Python庫。

 import pygame
 import random
 import os

 # set up asset folders
 game_folder = os.path.dirname(__file__)

特殊的Python變數__file__指的是當前程式碼檔案所在的資料夾，函式os.path.dirname會獲得該資料夾的路徑。例如

/Users/chris/Documents/gamedev/tutorials/1-3 sprite example.py

如果使用的是Windows，路徑可能如下所示：

C:\Users\chris\Documents\python\game.py

不同的作業系統使用不同的方式來描述計算機上的位置。通過使用os.path命令，可以讓計算機找出正確的路徑。

 import pygame
 import random
 import os

 # set up asset folders
 game_folder = os.path.dirname(__file__)
 img_folder = os.path.join(game_folder, 'img')
 player_img = pygame.image.load(os.path.join(img_folder, 'p1_jump.png')).convert()

現在已經載入了影象，pygame.image.load()並且已經確保使用convert()，這將通過將影象轉換為在螢幕上繪製更快的格式來加速Pygame的繪製。現在準備用精美的玩家圖片形象替換精靈中的普通綠色方塊：

class Player(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image = player_img
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = (WIDTH / 2, HEIGHT / 2)

請注意，已經刪除了命令self.image.fill(GREEN)- 不再需要填充純色。

現在，如果你執行該程式，你應該看到一個漂亮的小卡通外星人在螢幕上執行。但是遇到了一個問題：
目前無法看到，因為背景目前是黑色的。
用screen.fill(BLUE)將背景改為藍色。現在可以看到問題：

當您在計算機上有影象檔案時，該檔案始終是矩形畫素網格。無論你繪製什麼樣的形狀，仍然會有畫素邊框填充影象的“背景”。需要做的是告訴Pygame忽略不關心的影象中的畫素。在此影象中，這些畫素恰好是黑色，因此可以新增以下內容：

class Player(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image = player_img
    self.image.set_colorkey(BLACK)
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = (WIDTH / 2, HEIGHT / 2)

set_colorkey()只是告訴Pygame，當繪製圖像時，要忽略指定顏色的任何畫素。現在影象看起來好多了：

整合到一起

# Pygame sprite Example
import pygame
import random
import os

WIDTH = 800
HEIGHT = 600
FPS = 30

# define colors
WHITE = (255, 255, 255)
BLACK = (0, 0, 0)
RED = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLUE = (0, 0, 255)

# set up assets folders
# Windows: "C:\Users\chris\Documents\img"
# Mac: "/Users/chris/Documents/img"
game_folder = os.path.dirname(__file__)
img_folder = os.path.join(game_folder, "img")

class Player(pygame.sprite.Sprite):
    # sprite for the Player
    def __init__(self):
        pygame.sprite.Sprite.__init__(self)
        self.image = pygame.image.load(os.path.join(img_folder, "p1_jump.png")).convert()
        self.image.set_colorkey(BLACK)
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = (WIDTH / 2, HEIGHT / 2)
        self.y_speed = 5

    def update(self):
        self.rect.x += 5
        self.rect.y += self.y_speed
        if self.rect.bottom > HEIGHT - 200:
            self.y_speed = -5
        if self.rect.top < 200:
            self.y_speed = 5
        if self.rect.left > WIDTH:
            self.rect.right = 0

# initialize pygame and create window
pygame.init()
pygame.mixer.init()
screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
pygame.display.set_caption("My Game")
clock = pygame.time.Clock()

all_sprites = pygame.sprite.Group()
player = Player()
all_sprites.add(player)
# Game loop
running = True
while running:
    # keep loop running at the right speed
    clock.tick(FPS)
    # Process input (events)
    for event in pygame.event.get():
        # check for closing window
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False

    # Update
    all_sprites.update()

    # Draw / render
    screen.fill(BLUE)
    all_sprites.draw(screen)
    # *after* drawing everything, flip the display
    pygame.display.flip()

pygame.quit()

The desire of his soul is the prophecy of his fate
你靈魂的慾望，是你命運的先知。

Pygame 入門基本指南

Pygame第1-1課：入門

什麼是Pygame？

Pygame安裝

Pygame遊戲結構框架

1.處理外部輸入（滑鼠點選或鍵盤按下事件）

2.更新遊戲物件位置或狀態

3.渲染

Pygame時鐘

構建Pygame遊戲程式骨架

渲染/繪製部分

輸出文字

控制FPS

在螢幕上顯示出FPS

Pygame第1-2課：使用精靈

什麼是精靈？

建立一個精靈

精靈運動

Pygame第1-3課：圖片精靈

轉向圖形精靈

獲得圖片資源

管理遊戲資源

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