Разработка игр на python

Разработка игр на python

Разработка игр на Python 3 с PyGame / #1 — Начало

Видеоурок

Полезные ссылки:

Информация про PyGame

Библиотеку PyGame является специально разработанной библиотекой для создания игр на языке Python.

Библиотека впервые была опубликована примерно в 2000 году. Приложения, написанные на PyGame, могут спокойно работать на Андроид, а также на компьютерах. Получается, что можно создать игру, что будет работать на нескольких устройствах, но при этом будет иметь один и тот же код.

На основе библиотеки уже было построено множество игр и приложений. Посмотреть большой список популярных игр можно на их официальном сайте .

Информация про Python

Язык Python имеет множество различных библиотек, которые делают его намного масштабнее и дополняют его всевозможным функционалом. Большинство скучных и повторяющихся действий, которые вы делаете в коде можно было бы выполнить намного проще, зная ту или иную библиотеку, коих действительно очень и очень много.

Прежде чем изучать библиотеку PyGame стоит ознакомиться с языком программирования Python . После прохождения базового курса вам будет намного проще понимать синтаксис языка и у вас не возникнут дополнительные вопросы в ходе этого курса.

План курса

В ходе курса мы научимся создавать простые 2D игры на языке Питон (3 версии) с использованием библиотеки PyGame. За курс мы создадим игру с анимацией, спрайтами (картинками), функциональностью и графическим интерфейсом.

Преж­де чем мы нач­нём про­грам­ми­ро­вать что-то полез­ное на Python, давай­те зако­дим что-нибудь инте­рес­ное. Напри­мер, свою игру, где нуж­но не дать шари­ку упасть, типа Арка­но­и­да. Вы, ско­рее все­го, игра­ли в дет­стве во что-то подоб­ное, поэто­му осво­ить­ся будет про­сто.

Логика игры

Есть игро­вое поле — про­стой пря­мо­уголь­ник с твёр­ды­ми гра­ни­ца­ми. Когда шарик каса­ет­ся стен­ки или потол­ка, он отска­ки­ва­ет в дру­гую сто­ро­ну. Если он упа­дёт на пол — вы про­иг­ра­ли. Что­бы это­го не слу­чи­лось, вни­зу вдоль пола лета­ет плат­фор­ма, а вы ей управ­ля­е­те с помо­щью стре­лок. Ваша зада­ча — под­став­лять плат­фор­му под шарик как мож­но доль­ше. За каж­дое удач­ное спа­се­ние шари­ка вы полу­ча­е­те одно очко.

Алгоритм

Что­бы реа­ли­зо­вать такую логи­ку игры, нуж­но преду­смот­реть такие сце­на­рии пове­де­ния:

  • игра начи­на­ет­ся;
  • шарик начи­на­ет дви­гать­ся;
  • если нажа­ты стрел­ки вле­во или впра­во — дви­га­ем плат­фор­му;
  • если шарик кос­нул­ся сте­нок, потол­ка или плат­фор­мы — дела­ем отскок;
  • если шарик кос­нул­ся плат­фор­мы — уве­ли­чи­ва­ем счёт на еди­ни­цу;
  • если шарик упал на пол — выво­дим сооб­ще­ние и закан­чи­ва­ем игру.

Хит­рость в том, что всё это про­ис­хо­дит парал­лель­но и неза­ви­си­мо друг от дру­га. То есть пока шарик лета­ет, мы вполне можем дви­гать плат­фор­му, а можем и оста­вить её на месте. И когда шарик отска­ки­ва­ет от стен, это тоже не меша­ет дру­гим объ­ек­там дви­гать­ся и вза­и­мо­дей­ство­вать меж­ду собой.

Полу­ча­ет­ся, что нам нуж­но опре­де­лить три клас­са — плат­фор­му, сам шарик и счёт, и опре­де­лить, как они реа­ги­ру­ют на дей­ствия друг дру­га. Поле нам самим опре­де­лять не нуж­но — для это­го есть уже гото­вая биб­лио­те­ка. А потом в этих клас­сах мы про­пи­шем мето­ды — они как раз и будут отве­чать за пове­де­ние наших объ­ек­тов.

Весь кайф в том, что мы всё это зада­ём один раз, а потом объ­ек­ты сами раз­би­ра­ют­ся, как им реа­ги­ро­вать друг на дру­га и что делать в раз­ных ситу­а­ци­ях. Мы не про­пи­сы­ва­ем жёст­ко весь алго­ритм, а зада­ём пра­ви­ла игры — а для это­го клас­сы под­хо­дят про­сто иде­аль­но.

По коням, пишем на Python

Для это­го про­ек­та вам потре­бу­ет­ся уста­но­вить и запу­стить сре­ду Python. Как это сде­лать — читай­те в нашей ста­тье.

Начало программы

Что­бы у нас появи­лась гра­фи­ка в игре, исполь­зу­ем биб­лио­те­ку Tkinter. Она вхо­дит в набор стан­дарт­ных биб­лио­тек Python и поз­во­ля­ет рисо­вать про­стей­шие объ­ек­ты — линии, пря­мо­уголь­ни­ки, кру­ги и кра­сить их в раз­ные цве­та. Такой про­стой Paint, толь­ко для Python.

Что­бы создать окно, где будет вид­на гра­фи­ка, исполь­зу­ют класс Tk(). Он про­сто дела­ет окно, но без содер­жи­мо­го. Что­бы появи­лось содер­жи­мое, созда­ют холст — види­мую часть окна. Имен­но на нём мы будем рисо­вать нашу игру. За холст отве­ча­ет класс Canvas(), поэто­му нам нуж­но будет создать свой объ­ект из это­го клас­са и даль­ше уже рабо­тать с этим объ­ек­том.

Читайте также:  Светодиод для пульта телевизора

Если мы при­ну­ди­тель­но не огра­ни­чим ско­рость плат­фор­мы, то она будет пере­ме­щать­ся мгно­вен­но, ведь ком­пью­тер счи­та­ет очень быст­ро и момен­таль­но пере­дви­нет её к дру­го­му краю. Поэто­му мы будем искус­ствен­но огра­ни­чи­вать вре­мя дви­же­ния, а для это­го нам пона­до­бит­ся модуль Time — он тоже стан­дарт­ный.

Послед­нее, что нам гло­баль­но нуж­но, — зада­вать слу­чай­ным обра­зом началь­ное поло­же­ние шари­ка и плат­фор­мы, что­бы было инте­рес­нее играть. За это отве­ча­ет модуль Random — он помо­га­ет гене­ри­ро­вать слу­чай­ные чис­ла и пере­ме­ши­вать дан­ные.

Запи­шем всё это в виде кода на Python:

Мы под­клю­чи­ли все нуж­ные биб­лио­те­ки, сде­ла­ли и настро­и­ли игро­вое поле. Теперь зай­мём­ся клас­са­ми.

Шарик

Сна­ча­ла про­го­во­рим сло­ва­ми, что нам нуж­но от шари­ка. Он дол­жен уметь:

  • зада­вать своё началь­ное поло­же­ние и направ­ле­ние дви­же­ние;
  • пони­мать, когда он кос­нул­ся плат­фор­мы;
  • рисо­вать сам себя и пони­мать, когда нуж­но отри­со­вать себя в новом поло­же­нии (напри­мер, после отско­ка от сте­ны).

Это­го доста­точ­но, что­бы шарик жил сво­ей жиз­нью и умел вза­и­мо­дей­ство­вать с окру­жа­ю­щей сре­дой. При этом нуж­но не забыть о том, что каж­дый класс дол­жен содер­жать кон­струк­тор — код, кото­рый отве­ча­ет за созда­ние ново­го объ­ек­та. Без это­го сде­лать шарик не полу­чит­ся. Запи­шем это на Python:

Платформа

Сде­ла­ем то же самое для плат­фор­мы — сна­ча­ла опи­шем её пове­де­ние сло­ва­ми, а потом пере­ве­дём в код. Итак, вот что долж­на уметь плат­фор­ма:

  • дви­гать­ся вле­во или впра­во в зави­си­мо­сти от нажа­той стрел­ки;
  • пони­мать, когда игра нача­лась и мож­но дви­гать­ся.

А вот как это будет в виде кода:

Мож­но было не выде­лять счёт в отдель­ный класс и каж­дый раз обра­ба­ты­вать вруч­ную. Но здесь реаль­но про­ще сде­лать класс, задать нуж­ные мето­ды, что­бы они сами потом разо­бра­лись, что и когда делать.

От счё­та нам нуж­но толь­ко одно (кро­ме кон­струк­то­ра) — что­бы он пра­виль­но реа­ги­ро­вал на каса­ние плат­фор­мы, уве­ли­чи­вал чис­ло очков и выво­дил их на экран:

У нас всё гото­во для того, что­бы напи­сать саму игру. Мы уже про­ве­ли необ­хо­ди­мую под­го­тов­ку всех эле­мен­тов, и нам оста­ёт­ся толь­ко создать кон­крет­ные объ­ек­ты шари­ка, плат­фор­мы и счё­та и ска­зать им, в каком поряд­ке мы будем что делать.

Смысл игры в том, что­бы не уро­нить шарик. Пока это­го не про­изо­шло — всё дви­жет­ся, но как толь­ко шарик упал — нуж­но пока­зать сооб­ще­ние о кон­це игры и оста­но­вить про­грам­му.

Посмот­ри­те, как лако­нич­но выгля­дит код непо­сред­ствен­но самой игры:

Многие разработчики приходят в разработку ПО, потому что хотят создавать игры. Не все могут стать профессиональными разработчиками игр, но любой может создавать собственные игры из интереса (а может быть, и с выгодой). В этом туториале, состоящем из пяти частей, я расскажу вам, как создавать двухмерные однопользовательские игры с помощью Python 3 и замечательного фреймворка PyGame.

Мы создадим версию классической игры Breakout. Освоив этот туториал, вы будете чётко понимать, что необходимо для создания игры, познакомитесь с возможностями Pygame и напишете собственный пример игры.

Мы реализуем следующие функции и возможности:

  • простые стандартные GameObject и TextObject
  • простой стандартный Game object
  • простая стандартная кнопка
  • файл конфигурации
  • обработка событий клавиатуры и мыши
  • кирпичи, ракетка и мяч
  • управление движением ракетки
  • обработка коллизий мяча с объектами игры
  • фоновое изображение
  • звуковые эффекты
  • расширяемая система спецэффектов

Не стоит ожидать, что игра будет очень красива графически. Я программист, а не художник, меня больше интересует эстетика кода. Созданный мной дизайн может неприятно удивить. С другой стороны, у вас будут почти неограниченные возможности по улучшению графики этой версии Breakout. Если вы отважитесь повторять за мной, посмотрите на скриншот:

Краткое введение в программирование игр

Главное в играх — перемещение пикселей на экране и издаваемый шум. Почти во всех видеоиграх есть эти элементы. В этой статье мы не будем рассматривать клиент-серверные и многопользовательские игры, для которых требуется много сетевого программирования.

Читайте также:  Забыла пароль от твиттера что делать

Основной цикл

Основной цикл (main loop) игры выполняется и обновляет экран через фиксированные интервалы времени. Они называются частотой кадров и определяют плавность перемещения. Обычно игры обновляют экран 30-60 раз в секунду. Если частота будет меньше, то покажется, что объекты на экране дёргаются.

Внутри основного цикла есть три основных операции: обработка событий, обновление состояния игры и отрисовка текущего состояния на экране.

Обработка событий

События в игре состоят из всего, что происходит за пределами управления кода игры, но относится к выполнению игры. Например, если в Breakout игрок нажимает клавишу «стрелка влево», то игре нужно переместить ракетку влево. Стандартными событиями являются нажатия (и отжатия) клавиш, движение мыши, нажатия кнопок мыши (особенно в меню) и события таймера (например, действие спецэффекта может длиться 10 секунд).

Обновление состояния

Сердце любой игры — это её состояние: всё то, что она отслеживает и отрисовывает на экране. В случае Breakout к состоянию относятся положение всех кирпичей, позиция и скорость мяча, положение ракетки, а также жизни и очки.

Существует также вспомогательное состояние, позволяющее управлять игрой:

  • Отображается ли сейчас меню?
  • Закончена ли игра?
  • Победил ли игрок?

Отрисовка

Игре нужно отображать своё состояние на экране, в том числе отрисовывать геометрические фигуры, изображения и текст.

Игровая физика

В большинстве игр симулируется физическое окружение. В Breakout мяч отскакивает от объектов и имеет очень приблизительную систему физики твёрдого тела (если это можно так назвать).

В более сложных играх могут использоваться более изощрённые и реалистичные физические системы (особенно в 3D-играх). Стоит также отметить, что в некоторых играх, например, в карточных, физики почти нет, и это совершенно нормально.

ИИ (искусственный интеллект)

Во многих играх мы сражаемся с компьютерными противниками, или в них есть враги, пытающиеся нас убить. Часто они ведут себя в игровом мире так, как будто обладают разумом.

Например, враги преследуют игрока и знают о его местоположении. В Breakout нет никакого ИИ. Игрок сражается с холодными и твёрдыми кирпичами. Однако ИИ в играх часто очень прост и всего лишь следует простым (или сложным) правилам, обеспечивающим псевдоразумные результаты.

Воспроизведение звука

Воспроизведение звука — ещё один важный аспект игр. В общем случае существует два типа звука: фоновая музыка и звуковые эффекты. В Breakout я реализую только звуковые эффекты, которые воспроизводятся при различных событиях.

Фоновая музыка — это просто музыка, постоянно играющая на фоне. В некоторых играх она не используется, а в некоторых меняется на каждом уровне.

Жизни, очки и уровни

В большинстве игр игрок имеет определённое количество жизней, и когда они заканчиваются, игра завершается. Также в играх часто присутствуют очки, позволяющие понять, насколько хорошо мы играем, и дающие мотивацию к самосовершенствованию или просто хвастаться друзьям своими рекордами. Во многих играх есть уровни, которые или совершенно отличаются, или постепенно увеличивают сложность.

Знакомство с Pygame

Прежде чем приступить к реализации игры, давайте немного узнаем о Pygame, который возьмёт на себя большую часть работы.

Что такое Pygame?

Pygame — это фреймворк языка Python для программирования игр. Он создан поверх SDL и обладает всем необходимым:

  • зрелостью
  • хорошим сообществом
  • открытым исходным кодом
  • кроссплатформенностью
  • качественной документацией
  • множеством примеров игр
  • простотой изучения

Установка Pygame

Введите pip install pygame , чтобы установить фреймворк. Если вам нужно что-то ещё, то следуйте инструкциям из раздела Getting Started в Wiki проекта. Если у вас, как и у меня, macOS Sierra, то могут возникнуть проблемы. Мне удалось установить Pygame без сложностей, и код работает отлично, но окно игры никогда не появляется.

Это станет серьёзным препятствием при запуске игры. В конце концов мне пришлось запускать её в Windows внутри VirtualBox VM. Надеюсь, ко времени прочтения этой статьи проблема будет решена.

Читайте также:  Телефоны xiaomi с aliexpress

Архитектура игры

Играм нужно управлять кучей информации и выполнять почти одинаковые операции со множеством объектов. Breakout — это небольшая игра, однако попытка управлять всем в одном файле может оказаться слишком утомительной. Поэтому я решил создать файловую структуру и архитектуру, которая подойдёт и для гораздо более крупных игр.

Структура папок и файлов

Pipfile и Pipfile.lock — это современный способ управления зависимостями в Python. Папка images содержит изображения, используемые игрой (в нашей версии будет только фоновое изображение), а в папке sound_effects directory лежат короткие звуковые клипы, используемые (как можно догадаться) в качестве звуковых эффектов.

Файлы ball.py, paddle.py и brick.py содержат код, относящийся к каждому из этих объектов Breakout. Подробнее я рассмотрю их в следующих частях туториала. Файл text_object.py содержит код отображения текста на экране, а в файле background.py содержится игровая логика Breakout.

Однако существует несколько модулей, создающих произвольный «скелет» общего назначения. Определённые в них классы можно будет использовать в других играх на основе Pygame.

Класс GameObject

GameObject представляет собой визуальный объект, знающий о том, как себя рендерить, сохранять свои границы и перемещаться. В Pygame есть и класс Sprite, исполняющий похожую роль, но в этом туториале я хочу показать вам, как всё работает на низком уровне, а не полагаться слишком активно на готовую магию. Вот как выглядит класс GameObject:

GameObject предназначен для того, чтобы быть базовым классом для других объектов. Он непосредственно раскрывает множество свойств его прямоугольника self.bounds, а в своём методе update() он перемещает объект в соответствии с его текущей скоростью. Он ничего не делает в своём методе draw() , который должен быть переопределён подклассами.

Класс Game

Класс Game — это ядро игры. Он выполняется в основном цикле. В нём есть множество полезных возможностей. Давайте разберём его метод за методом.

Метод __init__() инициализирует сам Pygame, систему шрифтов и звуковой микшер. Три разных вызова нужны, так как не во всякой игре на Pygame используются все компоненты, поэтому можно контролировать подсистемы, которые мы используем, и инициализировать только нужные с соответствующими параметрами. Метод создаёт фоновое изображение, основную поверхность (на которой всё отрисовывается) и игровой таймер с правильной частотой кадров.

Элемент self.objects хранит все игровые объекты, которые должны рендериться и обновляться. Различные обработчики управляют списками функций-обработчиков, которые должны выполняться при определённых событиях.

Методы update() и draw() очень просты. Они обходят все управляемые игровые объекты и вызывают соответствующие им методы. Если два объекта накладываются друг на друга на экране, то порядок списка объектов определяет, какой из них будет рендериться первым, а остальные будут частично или полностью его перекрывать.

Метод handle_events() слушает события, генерируемые Pygame, такие как события клавиш и мыши. Для каждого события он вызывает все функции-обработчики, которые должны обрабатывать события соответствующих типов.

Наконец, метод run() выполняет основной цикл. Он выполняется до тех пор, пока элемент game_over не принимает значение True. В каждой итерации он рендерит фоновое изображение и вызывает по порядку методы handle_events() , update() и draw() .

Затем он обновляет экран, то есть записывает на физический дисплей всё содержимое, которое было отрендерено на текущей итерации. И последнее, но не менее важное — он вызывает метод clock.tick() для управления тем, когда будет вызвана следующая итерация.

Заключение

В этой части мы изучили основы программирования игр и все компоненты, участвующие в создании игр. Также мы рассмотрели сам Pygame и узнали, как его установить. Наконец, мы погрузились в архитектуру игры и изучили структуру папок, классы GameObject и Game.

Во второй части мы рассмотрим класс TextObject , используемый для рендеринга текста на экране. Мы создадим основное окно, в том числе и фоновое изображение, а затем узнаем, как отрисовывать объекты (мяч и ракетку).

Ссылка на основную публикацию
Работа с far manager
Фар менеджер - один из самых удобных файловых менеджеров, рассчитанный на работу с файлами и папками на дисках, прежде всего,...
Программы для поиска транспорта
Грузы Широкие возможности фильтров позволяют найти точно подходящую для вашего транспорта загрузку. Несколько тысяч свежих предложений. Каждый сможет найти себе...
Программы для полной очистки жесткого диска
Подборка программ, которые помогут очистить жёсткий диск Windows компьютера и его съёмные устройства от ненужных файлов. Эти инструменты помогут найти...
Работа с классами python
Серия контента: Этот контент является частью # из серии # статей: Этот контент является частью серии: Следите за выходом новых...
Adblock detector