Pygame 入门基本指南

最近正在利用 Python 制作一个小游戏，但对于 Pygame 不熟悉，故在学习的过程记录相关知识点

Pygame 中文文档下载：Here

Pygame第1-1课：入门

什么是Pygame？

Pygame是一个“游戏开发库” - 一组帮助程序员制作游戏的代码库。包含：

• 图形和动画
• 声音（包括音乐）
• 控制（键盘，鼠标，游戏手柄等）

Pygame安装

• pip 安装

  pip install pygame

  如果下载缓慢或者下载失败了的话建议切换pip源到国内镜像，如何更换？

• PyCharm 安装

  第一步：打开Pycharm

  第二步：点File ->Default Settings->Project Interpreter->点加号

  第三步: 搜索Pygame->Install Package

Pygame游戏结构框架

每个游戏的核心都是一个循环，将其称为“游戏循环”。这个循环一直在不断运行，一遍又一遍地完成游戏工作所需的所有事情。每次循环显示一次游戏当前画面，称为帧。

Pygame游戏循环，主要处理3件事情

1.处理外部输入（鼠标点击或键盘按下事件）

这意味着游戏在进行的同时，需要响应与处理用户的操作---这些可能是键盘上的键被按下，或鼠标被点击等事件。

2.更新游戏对象位置或状态

如果飞机对象在空中飞行，收到重力作用，自身的位置需要改变。如果两个对象相互碰撞，则需要爆炸。

3.渲染

此步骤中，在屏幕上重新绘制所有更新位置后的所有游戏对象。

Pygame时钟

游戏循环的另一个重要方面是控制整个循环的运行速度。游戏中有个术语叫FPS（Frames Per Second），它代表每秒帧数，也叫帧率。这意味着游戏循环每秒应发生多少次。这很重要，因为我们不希望游戏运行得太快或太慢。也不希望它在不同的计算机上以不同的速度运行 。

构建Pygame游戏程序骨架

现在，制作一个简单的pygame程序，功能是除了打开一个窗口并运行游戏循环之外什么都不做。

在程序的开始部分，我们导入需要的库并为游戏设置一些变量：

import pygame
import random

WIDTH = 360  # 游戏窗口的宽度
HEIGHT = 480 # 游戏窗口的高度
FPS = 30 # 帧率

接下来，创建游戏窗口：

# initialize pygame and create window
pygame.init()
pygame.mixer.init()  #声音初始化
screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
pygame.display.set_caption("My Game")#设置游戏窗口标题栏文字
clock = pygame.time.Clock()

pygame.init()是启动pygame，并“初始化”它的命令。 screen指的是游戏屏幕，按照在配置常量中设置的窗口大小创建它。最后，创建了一个，clock时钟对象，以便能够确保游戏以想要的FPS运行。

让游戏循环：

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

这是游戏循环，它是由变量running控制的循环。如果希望游戏结束，只需要设置running为False，循环就会结束。接下来用一些基本代码填写每个部分。

渲染/绘制部分

我们将从Draw部分开始。目前还没有任何游戏对象，用纯色填充屏幕。

图像由像素组成，这些像素有3个部分：红色，绿色和蓝色。每个部分点亮多少会决定像素的颜色，如下所示：

三原色中的每一个可以具有介于0和255之间的值，因此对于三种基色中的每一种，存在256种不同的可能性。以下是一些三种颜色的组合示例：

在程序的顶部定义一些颜色：

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

在绘图部分用黑色填满屏幕。

# Draw / render
screen.fill(BLACK)

这样还不够。更改屏幕上的像素意味着告诉视频卡告诉显示器更改实际像素。从计算机的角度来看，这是一个非常非常缓慢的过程。因此，如果你在屏幕上绘制了很多东西，那么绘制它们可能需要很长时间。处理能力差的计算机表现为游戏运行卡顿。

我们可以通过使用称为双缓冲的技术，以巧妙的方式解决这个问题。

想象一下，有一个双面白板，可以翻转显示一侧或另一侧。前面是显示器（玩家看到的屏幕），而背面是隐藏的，只有计算机可以“看到”它。每一帧，都在背面（内存中）绘制所有图画 - 每个角色，每个子弹，每个闪耀的光线等等。然后，当完成后，将白板翻转并显示。这意味着每帧只是执行一次白板翻转的过程。

所有这些都在pygame中自动发生。完成绘图后，只需要告诉它翻转白板。命令为flip()：

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

处理游戏过程中发生的事件

如果现在尝试运行该程序，我们会发现遇到了问题：无法关闭窗口！单击屏幕右上角中的“X”按钮不起作用。那是因为当用户点击关闭按钮时产生了一个事件，我们需要程序监听该事件，并做出相应处理---退出游戏。

Pygame内部保存自上一帧以来发生的所有事件。可以通过下面的代码检查发生了哪些事件

    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是单击“X”按钮时发生的事件。程序检查到该事件发生后，将running变量设置成False，从而推出游戏循环，结束游戏。

输出文本

pygame支持使用pygame.font对象将文本打印到窗口上。要打印文本的话，首先需要创建一个字体对象，Font的第一个参数为None是告诉pygame获得系统默认字体，也可以是具体的字体名称。Font的第二个参数指明字体大小。

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

文本绘制过程比较耗费时间，常用的做法是先在内存中创建文本图像，然后将文本当作一个图像来渲染。

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

textImage 对象可以使用screen.blit()来绘制。上面代码中的render函数第一个参数是要绘制的文本，第二个参数是启用抗锯齿能力，第三个参数是文本的颜色。

下面的代码，将刚刚产生文本图像绘制到屏幕的坐标（10，100）处。

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

控制FPS

虽然现在还没有任何东西要放在“更新”部分，但仍然需要设置FPS来控制游戏运行速度。可以这样做：

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

该tick()命令告诉pygame一秒循环多少次。如果设置FPS为20，这意味着我们命令游戏的每个循环持续1 / 20（0.05）秒。如果循环代码（更新，绘图等）只需要0.03秒，那么pygame将等待0.02秒。以上是计算机处理比较快的情况。如果电脑比较差，运行缓慢，一秒钟未必能执行20次循环--- 那么clock.tick(20)就成为一个指导意见。

在屏幕上显示出FPS

首先，在while循环之前定义2个变量

count = 0
start = time.time()

每次循环计算出当前的FPS并显示

计算方法为：循环开始前获得当前系统时间，在每次循环中，累加循环次数count；同时在每次循环时，获得当前系统时间，那么从开始循环到目前为止流逝的时间（时间差）为：now-start。再用count除以这个时间差，即为FPS（每秒循环了多少次）。代码如下：

# 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()

我们可以修改FPS的值，看看是否界面上输出的值会跟着变化

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

我的电脑，将FPS设置成10000时，发现屏幕上打印的是2000，说明，我的电脑配置最多可以支持到1秒中运行循环中的代码2000次。

最后，为了确保当游戏循环结束时，游戏窗口正确退出。我们通过将代码pygame.quit()的放到最后一行来实现这一点。

整合到一起

最终代码如下所示：

# 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课：使用精灵

什么是精灵？

当您玩任何2D游戏时，您在屏幕上看到的所有对象都是精灵。精灵可以是动画的，它们可以由玩家控制，甚至可以互相交互。

将在游戏循环的UPDATE和DRAW部分更新和绘制精灵。你可以想象，如果你的游戏中有大量的精灵，那么游戏循环的这些部分可能会变得非常冗长和复杂。幸运的是，Pygame有一个很好的解决方案：精灵组。

精灵组只是精灵的集合，您可以同时对所有精灵进行操作。让创建一个sprite组来保存游戏中的所有精灵：

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

现在可以通过在循环中添加以下内容来利用该组：

    # Update
    all_sprites.update()

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

现在，对于创建的每个精灵，只需确保将它添加到all_sprites组中，它将自动在屏幕上绘制，并在每次循环时更新。

创建一个精灵

现在准备好制作第一个精灵了。在Pygame中，精灵是对象。

首先定义新精灵：

class Player(pygame.sprite.Sprite):

class告诉Python正在定义一个新对象，它将成为玩家精灵，它的父类型是pygame.sprite.Sprite，这意味着它将基于Pygame的预定义Sprite类。

在class Player定义中需要的第一个函数是特殊__init__()函数，它定义了在创建此类型的新对象时，需要初始化的一些属性。每个Pygame精灵都必须拥有两个属性： 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 - 它运行内置Sprite类初始化程序。接下来，定义image属性 - 在这种情况下，只是创建一个简单的50 x 50正方形并用颜色填充它GREEN。稍后将学习如何让精灵image变得更加漂亮，比如角色或宇宙飞船，但现在一个稳固的方块已经足够好了。

接下来，必须定义精灵rect，它是“矩形”的缩写。在Pygame中使用矩形来跟踪对象的坐标。该get_rect()命令只是查看image并计算将它包围它的矩形。

可以使用rect它将精灵放在想要的任何地方在屏幕上。让从中心开始：

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)

现在已经定义了Player精灵，需要通过创建一个Player类的实例来“生成”（意思是创建）它。还需要确保将精灵添加到all_sprites组中：

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

现在，如果你运行你的程序，你会看到屏幕中央的绿色方块。来吧，增加WIDTH和HEIGHT设置，这样你将有足够的窗口空间，使得精灵在接下来的步骤中移动。

精灵运动

请记住，在游戏循环中，有all_sprites.update()。这意味着对于组中的每个sprite，Pygame将查找一个update()函数并运行它。所以为了让精灵移动，只需要定义它的更新规则（定义update函数）：

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

这意味着每次循环时，都会将精灵的x坐标增加5个像素。继续运行它，你会看到精灵向屏幕右侧移动，但是会移出窗口：

让通过使精灵环绕来解决这个问题 - 只要它到达屏幕的右侧，就会将它移到左侧。看一下矩形rect的结构：

因此，如果rect屏幕的左边缘离开屏幕，会将右边缘设置为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

现在可以看到精灵会一直在屏幕上滚动：

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课：图片精灵

转向图形精灵

彩色矩形很好 - 它们是一个好的开始，并确保你的游戏基本工作，但迟早你会想要为你的精灵使用一个很酷的宇宙飞船图像或角色。这引出了第一个问题：在哪里获得游戏资源。

获得图片资源

当你需要为你的游戏添加图片资源时，你有3个选择：

1. 自己制作
2. 找一位美工为你制作
3. 使用互联网上已有的图片资源

在本课中，将使用图像“p1_jump.png”：

管理游戏资源

首先，需要一个文件夹img来保存游戏资源，然后将图像放入其中。

要在游戏中使用此图像，需要让Pygame加载图片文件，这意味着需要程序知道文件的位置。根据使用的计算机类型，这可能会有所不同，希望能够在任何计算机上运行程序，因此需要导入一个名为os的Python库。

 import pygame
 import random
 import os

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

特殊的Python变量__file__指的是当前代码文件所在的文件夹，函数os.path.dirname会获得该文件夹的路径。例如

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

如果使用的是Windows，路径可能如下所示：

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

不同的操作系统使用不同的方式来描述计算机上的位置。通过使用os.path命令，可以让计算机找出正确的路径。

 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()

现在已经加载了图像，pygame.image.load()并且已经确保使用convert()，这将通过将图像转换为在屏幕上绘制更快的格式来加速Pygame的绘制。现在准备用精美的玩家图片形象替换精灵中的普通绿色方块：

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)

请注意，已经删除了命令self.image.fill(GREEN)- 不再需要填充纯色。

现在，如果你运行该程序，你应该看到一个漂亮的小卡通外星人在屏幕上运行。但是遇到了一个问题：

目前无法看到，因为背景目前是黑色的。

用screen.fill(BLUE)将背景改为蓝色。现在可以看到问题：

当您在计算机上有图像文件时，该文件始终是矩形像素网格。无论你绘制什么样的形状，仍然会有像素边框填充图像的“背景”。需要做的是告诉Pygame忽略不关心的图像中的像素。在此图像中，这些像素恰好是黑色，因此可以添加以下内容：

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()只是告诉Pygame，当绘制图像时，要忽略指定颜色的任何像素。现在图像看起来好多了：

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()