带薪玩一周游戏，还要涨工资

来源：Python 技术「ID: pythonall」

带薪玩游戏，是多么开心的事情，我就找到了。

前段时间，公司接到一个模拟业务场景的项目，需要在图形界面上模拟业务场景，比如人跑动，拖拽物体等，从而获取不太业务场景的模拟数据。

想了一下，不就是编个游戏吗？之前写过 骰筛子，和 模拟疫情扩散 的程序，于是果断请缨……

经过一个星期的尝试，终于用 Pygame 实现了业务场景的可视化模拟，坐等收钱。

由于商务限制，无法展示模拟程序，所以今天制作一个 打猴子[1] 游戏，来介绍 Pygame 的一些用法，这个游戏也是我完成模拟程序的主要学习对象。

重识 Pygame

之前对 Pygame 的认识很肤浅，停留在画图工具的层面上。

通过学习和探索之后，才发现 Pygame 的强度功能，而且有很多框架和组件，帮助开发者提高效率，比如对象类 Sprite[2] 等。

Pygame 中 Surface 是个很重要的概念，相当于 Ps(Photo shop)[3] 的图层，图层之间可以叠加，可以相对所在图层定位，比如将背景图层相对屏幕定位后，背景图层上的其他图层可以相对于背景定位，这样就不用每次都计算一个图层想对于屏幕的具体位置了。

打猴子游戏

Chimp[4] 是 Pygame 文档中的一个示例，帮助开发者学习和理解，我们就以这个游戏为，并且在原版基础上，做了些改动，比如加入了游戏统计信息的显示等。

最终效果是这样的:

打猴子游戏

思路

打猴子游戏，就是一只猴子在不断地跑，然后用鼠标控制一个拳头去击打它，玩的过程中会记录击中次数和击中率。

根据游戏思路，游戏中有猴子和拳头两个对象，对了提高可玩性，需要添加一些音效和动作。

实现

实现过程将分为 游戏加载、对象设置、游戏主循环三个方面做说明。

游戏资源

游戏有两种资源，对象图像和声效。

图像资源可以是图片，格式可以是比如 bmp，jpg，png 等。

我们编写一个图像加载方法：

def load_image(name, colorkey=None):
    fullname = os.path.join('chimp_data', name)
    try: 
        image = pygame.image.load(fullname)
    except pygame.error as message:
        print('Cannot load image:', name)
        raise SystemExit(message)
    image = image.convert()
    if colorkey is not None:
        if colorkey is -1:
            colorkey = image.get_at((0, 0))
        image.set_colorkey(colorkey, RLEACCEL)
    return image, image.get_rect()

  • load_image 方法用来加载一个图像，参数 name 为图像文件名，colorkey 为需要去除的关键颜色
  • 利用 Pygame.image.load 用图片文件创建为 image 对象
  • image.convert() 的作用是对图像做适应环境的优化，以便绘制更高效
  • 如果 colorkey 参数没有提供的话，会将图像上第一个像素颜色作为 colorkey
  • image.set_colorkey(colorkey, RLEACCEL) 用于设置图像的 colorkey，其中 RLEACCEL 作用是对 colorkey 做除去操作
  • 方法返回图像对象和图像的矩形区域，矩形区域在对象绘制时很重要

声效资源的加载也类似：

def load_sound(name):
    class NoneSound:
        def play(self): pass
    if not pygame.mixer:
        return NoneSound()
    fullname = os.path.join('chimp_data', name)
    try:
        sound = pygame.mixer.Sound(fullname)
    except pygame.error as message:
        print('Cannot load sound:', fullname)
        raise SystemExit(message)
    return sound

  • pygame.mixer 是 Pygame 的声音合成器，如果电脑设备上没有声卡(声音处理组件)，将无法播放声音
  • 定义了一个 NoneSound 类，实现了空的 play 方法，以便在没有声卡的设备上正常运行
  • 最好返回声音资源

通过 load_image 和 load_sound 两个方法，就完成了游戏中资源的加载。

对象设置

现在可以定义游戏对象了，需要处理样式，形态，状态等，为了对象定义动作行为等。

如果光靠手工绘制，是很麻烦的，Pygame 提供了对象类 Sprite，只需要初始化数据，实现状态更新就可以了。

游戏需要两种对象：拳头和猴子。

拳头，需要在屏幕上显示一个拳头，并且需要跟着鼠标移动，当做打击动作时，需要变化形态，具体的代码如下：

class Fist(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        super().__init__(self)
        self.image, self.rect = load_image('fist.bmp', -1)
        self.punching = 0

def update(self):
        """拳头随鼠标移动"""
        pos = pygame.mouse.get_pos()
        self.rect.midtop = pos
        if self.punching:
            self.rect.move_ip(5, 10)

def punch(self, target):
        """返回是否打击到目标"""
        if not self.punching:
            self.punching = 1
            hitbox = self.rect.inflate(-5, -5)
            return hitbox.colliderect(target.rect)

def unpunch(self):
        """结束打击"""
        self.punching = 0

  • 在初始化方法 __init__ 里，用 load_image 加载了拳头图像，获得了 image 和 rect，这两个属性是 Sprite 对象必须的
  • update 是必须实现的 Sprite 方法，用来更新对象的状态：首先获得鼠标的位置坐标，并将位置赋予对象区域，即将对象区域的中上位置移动到鼠标位置，从而实现对象位置的变化
  • 然后判读对象是否处于击打状态，如果是则将对象的相对位置，向右移动 5 个像素，向下移动 10 个像素，表示在向下挥舞拳头
  • punch 是自定义方法，作为外边调用的接口。调用时会设置对象状态，并返回是否击中。具体是：如果击打的话，且当前不是在击打状态时，设置状态为击打中，并将对象的区域缩小 5 个像素，即打击下去的话拳头远去，区域会缩小。
  • colliderect 方法用于做碰撞检测，即与目标的区域做判断，是否碰撞到一起
  • unpunch 也是自定方法，结束击打之后，将击打状态设置为否

仔细阅读代码就会发现，Sprite 让一个业务复杂的对象很简单地实现了，而且不用关注如何绘制。

同样的方式定义猴子对象，猴子对象需要自动移动，如果被打击到，会做旋转动作，具体代码如下：

class Chimp(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        super().__init__(self)
        self.image, self.rect = load_image('chimp.bmp', -1)
        screen = pygame.display.get_surface()
        self.area = screen.get_rect()
        self.rect.topleft = 60, 10
        self.move = 9
        self.dizzy = 0

def update(self):
        """根据状态调整猴子行为"""
        if self.dizzy:
            self._spin()
        else:
            self._walk()
            pass

def _walk(self):
        """猴子在屏幕之间移动，当碰到屏幕边缘时返回"""
        newpos = self.rect.move((self.move, 0))
        if not self.area.contains(newpos):
            self.move = -self.move
            newpos = self.rect.move((self.move, 0))
            self.image = pygame.transform.flip(self.image, 1, 0)
        self.rect = newpos

def _spin(self):
        """旋转猴子图片"""
        center = self.rect.center
        self.dizzy += 12
        if self.dizzy >= 360:
            self.dizzy = 0
            self.image = self.original
        else:
            rotate = pygame.transform.rotate
            self.image = rotate(self.original, self.dizzy)
        self.rect = self.image.get_rect(center=center)

def punched(self):
        """被击中时调用"""
        if not self.dizzy:
            self.dizzy = 1
            self.original = self.image

  • __init__ 中，area 获取了屏幕的区域，以便判断猴子移动范围；move 为移动速度，即每帧移动多数像素，值越大速度越快
  • update 方法中，根据对象状态调用对于状态的行为
  • _walk 方法为走动行为，首先将对象区域移动到新位置，获得新位置范围 newpos，然后判断新位置是否在屏幕区域 area 中，没有的话，将移动距离设置为相反数，向相反的方向移动；pygame.transform.flip 的作用时让图片水平翻转，好像猴子掉了个头一样
  • _spin 方法为转圈行为，当被打中之后，做360度旋转，dizzy 为旋转角度，每帧旋转 12 度，rotate 方法用于图像旋转，当旋转角度超出 360 度后，回复图像样式。
  • punched 方法在被击中时调用，只做状态设置，其中 original 是将旋转前的图像暂存起来，用于旋转结束后的图像恢复

请注意 图像旋转方法 rotate，虽然能产生旋转效果，但是却不能指定旋转中心点，其旋转中心点为将图像刚好放在一个正方形的左侧时，正方形的中心点作为旋转中心点。
如果要实现围绕特定中心点旋转，就需要在旋转之后，将图像移动到这个点。
这就是在 _spin 方法中，self.rect = self.image.get_rect(center=center) 这句代码的作用——让图像围绕图像中心点旋转。

到这里，我们的游戏对象就设置完成了。

理解主循环

Pygame 中有个重要的概念就是主循环。

一般来说，会认为对象会自动发生移动和操作。

其实各种动作的游戏场景是由每帧图像合并而成的，就好比拍一个 pose，拍一张照，如此反复，最后将图片快速的切换，可以看到动画效果一样。

理解了这个，就能理解为什么电脑游戏的性能常常用更多的帧数来衡量的，更多的帧，意味着需要每秒绘制更多的图像。

Pygame 就是这么做的，通过一个主循环，不断地绘制对象的行为，从而产生动画效果。

主循环实际上就是个死循环，通过 pygame.time.Clock 控制游戏帧数。

来看看具体代码：

def main():
    # 初始化
    pygame.init() 
    screen = pygame.display.set_mode((468, 90))  # 设置窗口大小，获得窗口屏幕
    pygame.display.set_caption('Monkey Fever')  # 窗口标题
    pygame.mouse.set_visible(0)  # 隐藏鼠标

background = pygame.Surface(screen.get_size()) # 设置背景
    background = background.convert()
    background.fill((250, 250, 250))

if pygame.font:
        font = pygame.font.SysFont('SimHei',24)  # 设置字体

whiff_sound = load_sound('whiff.wav')  # 加载声音资源
    punch_sound = load_sound('punch.wav')

# 创建对象
    chimp = Chimp()
    fist = Fist()

# 将对象添加到对象控制组
    allsprites = pygame.sprite.Group((fist, chimp))

# 获取游戏时钟
    clock = pygame.time.Clock()

# 游戏统计
    punchcount = 0
    hitcount = 0
    
    while 1:
        clock.tick(60)  # 设置游戏帧数

# 事件循环
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == QUIT:
                return
            elif event.type == KEYDOWN and event.key == K_ESCAPE:
                return
            elif event.type == MOUSEBUTTONDOWN:
                punchcount += 1
                if fist.punch(chimp):
                    punch_sound.play()  # 击中
                    chimp.punched()
                    hitcount += 1
                else:
                    whiff_sound.play()  # 错过
                    pass
            elif event.type == MOUSEBUTTONUP:
                fist.unpunch()

bg = background.copy()
        # 合成游戏统计信息        
        if punchcount > 0:
            msg = "打中次数: %d 击中率: %d%s" % (hitcount, round((hitcount/punchcount)*100), "%")
        else:
            msg = "挥舞拳头吧！"
        # 绘制统计信息
        text = font.render(msg, 1, (10, 10, 10))
        textpos = text.get_rect(centerx=background.get_width()/2)
        bg.blit(text, textpos)

allsprites.update() # 更新对象状态
        screen.blit(bg, (0, 0)) # 绘制背景
        allsprites.draw(screen) # 绘制对象
        pygame.display.flip() # 刷新屏幕

  • main 方法为游戏的主方法，会在游戏启动时调用
  • 在 while 之前的代码主要做的是初始化和定义，需要注意字体的设置，如果需要显示汉字的话，需要加载中文字体，可以参考这篇文章[5]
  • while 里面是个游戏的主循环，首先设置游戏帧数为 60 帧；然后进入事件循环，游戏过程中的事件都会存储在 Pygame 的 event 中，通过 get 方获取，对我们关心的事件进行处理，比如游戏退出事件，鼠标点击事件等
  • 在鼠标点击中，判断是否打中猴子，如果打中，播放打中音效，并且调用猴子被击中的方法 punched；如果没有打中，播放挥舞空拳的音效。如果捕获到鼠标键抬起事件，则调用停止打击方法。
  • 事件循环之后，进行画面绘制，首先是拷贝一个起始背景，因为在每次绘制都会污染背景。然后绘制游戏信息，将信息绘制在背景上。
  • allsprites.update() 会调用对象组里的每个对象的 update 方法，完成对象的状态更新
  • allsprites.draw(screen) 将对象图像绘制到窗口中
  • pygame.display.flip() 刷新屏幕，我们就会看到新的游戏画面了

至此游戏的主要编码工作就完成了，不到 200 行代码，做了一个可玩的小游戏，赶紧运行起来试试吧。

总结

这个简单的游戏制作过程，让我更深入地理解了 Pygame 的特点和使用方法，建立起来游戏开发的基本认知。

总体来看，要学会一个新东西，需要正确的理解它的核心概念，与自己原来的知识体系相融合，就能很快习得，而能灵活应用的前提是多玩多练。

通过一个星期的探索实践，为客户解决了模拟业务场景的问题，坐等加薪。

期望通过这个练习也能帮助你扩展一项技能，开拓一条道路，比心。

参考资料

[1]

打猴子: https://www.pygame.org/docs/tut/ChimpLineByLine.html

[2]

Sprite: https://www.pygame.org/docs/ref/sprite.html

[3]

Ps: https://www.adobe.com/cn/products/photoshop.html

[4]

Chimp: https://github.com/pygame/pygame/blob/main/examples/chimp.py

[5]

Pygame 设置中文字体: https://blog.csdn.net/szadrop/article/details/53462317

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