python Pygame的具体使用讲解
一、实验介绍
1.1 实验内容
在本节课中，我们将讲解Pygame的常用对象及其操作，包括图形、动画、文字、音频等，确保同学们对Pygame有一个基础的了解，同时为后续课程做好准备。
- Pygame图形
- Pygame动画
- Pygame文字
- Pygame音频
- Pygame事件
1.2 实验环境
- window10
- python 3.8
二、开发准备
本次主要利用Pygame模块来进行开发，首先我们需要打开Xfce终端，并使用 pip 命令来安装Pygame
pip install pygame
安装完成之后进入Python的交互界面，输入以下命令查看是否成功安装。
import pygame
若无异常，则说明安装成功。
三、实验步骤
3.1 HelloWorld
首先开始我们第一个HelloWorld程序：
# -*- coding: UTF-8 -*-
# helloworld.py
# 导入所需的模块
import pygame, sys
# 导入所有pygame.locals里的变量（比如下面大写的QUIT变量）
from pygame.locals import *
# 初始化pygame
pygame.init()
# 设置窗口的大小，单位为像素
screen = pygame.display.set_mode((500, 400))
# 设置窗口标题
pygame.display.set_caption('Hello World')
# 程序主循环
while True:
# 获取事件
for event in pygame.event.get():
# 判断事件是否为退出事件
if event.type == QUIT:
# 退出pygame
pygame.quit()
# 退出系统
sys.exit()
# 绘制屏幕内容
pygame.display.update()
效果图如下：
这里解释一下上面程序的运行方式
一个游戏循环（也可以称为主循环）就做下面这三件事：
- 处理事件
- 更新游戏状态
- 绘制游戏状态到屏幕上
3.2 绘制图形
Pygame的坐标原点（0，0）点位于左上角，X轴自左向右，Y轴自上向下，单位为像素。
这里介绍一下常用的方法：
pygame.draw.line(Surface, color, start_pos, end_pos, width)此方法用于绘制一条线段
pygame.draw.aaline(Surface, color, start_pos, end_pos, blend)此方法用于绘制一条抗锯齿的线
pygame.draw.lines(Surface, color, closed, pointlist, width)此方法用于绘制一条折线
pygame.draw.rect(Surface, color, Rect)此方法用于绘制一个矩形
pygame.draw.rect(Surface, color, Rect, width)此方法用于绘制一个矩形框
pygame.draw.ellipse(Surface, color, Rect)此方法用于绘制一个椭圆
pygame.draw.ellipse(Surface, color, Rect, width)此方法用于绘制一个椭圆框
pygame.draw.polygon(Surface, color, pointlist, width)此方法用于绘制一个多边形
pygame.draw.arc(Surface, color, Rect, start_angle, stop_angle, width)此方法用于绘制一条弧线
pygame.draw.circle(Surface, color, Rect, radius)此方法用于绘制一个圆
以下为示例代码：
# 导入需要的模块
import pygame, sys
from pygame.locals import *
from math import pi
# 初始化pygame
pygame.init()
# 设置窗口的大小，单位为像素
screen = pygame.display.set_mode((400,300))
# 设置窗口标题
pygame.display.set_caption('Drawing')
# 定义颜色
BLACK = ( 0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
RED = (255, 0, 0)
GREEN = ( 0, 255, 0)
BLUE = ( 0, 0, 255)
# 设置背景颜色
screen.fill(WHITE)
# 绘制一条线
pygame.draw.line(screen, GREEN, [0, 0], [50,30], 5)
# 绘制一条抗锯齿的线
pygame.draw.aaline(screen, GREEN, [0, 50],[50, 80],True)
# 绘制一条折线
pygame.draw.lines(screen, BLACK, False,
[[0, 80], [50, 90], [200, 80], [220, 30]], 5)
# 绘制一个空心矩形
pygame.draw.rect(screen, BLACK, [75, 10, 50, 20], 2)
# 绘制一个矩形
pygame.draw.rect(screen, BLACK, [150, 10, 50, 20])
# 绘制一个空心椭圆
pygame.draw.ellipse(screen, RED, [225, 10, 50, 20], 2)
# 绘制一个椭圆
pygame.draw.ellipse(screen, RED, [300, 10, 50, 20])
# 绘制多边形
pygame.draw.polygon(screen, BLACK, [[100, 100], [0, 200], [200, 200]], 5)
# 绘制多条弧线
pygame.draw.arc(screen, BLACK,[210, 75, 150, 125], 0, pi/2, 2)
pygame.draw.arc(screen, GREEN,[210, 75, 150, 125], pi/2, pi, 2)
pygame.draw.arc(screen, BLUE, [210, 75, 150, 125], pi,3*pi/2, 2)
pygame.draw.arc(screen, RED, [210, 75, 150, 125], 3*pi/2, 2*pi, 2)
# 绘制一个圆
pygame.draw.circle(screen, BLUE, [60, 250], 40)
# 程序主循环
while True:
# 获取事件
for event in pygame.event.get():
# 判断事件是否为退出事件
if event.type == QUIT:
# 退出pygame
pygame.quit()
# 退出系统
sys.exit()
# 绘制屏幕内容
pygame.display.update()
效果图如下：
3.3 实现动画
由于人类眼睛的特殊生理结构，当所看画面的帧率高于24的时候，就会认为是连贯的，此现象称之为 视觉暂留 。
帧率（Frame rate）是用于测量显示帧数的量度，所谓的测量单位为每秒显示帧数(Frames per Second，简称：FPS）
一般来说30fps是可以接受的，但是将性能提升至60fps则可以明显提升交互感和逼真感，但是一般来说超过75fps一般就不容易察觉到有明显的流畅度提升了。
在我们原有坐标系的基础上添加偏移量，再重新绘制，依次一张一张的循环绘制下去，就会得到我们想要的物体移动的效果。
Pygame实现动画主要用到的方法：
pygame.image.load(filename)加载一张图片
pygame.Surface.blit(source, dest, area=None, special_flags = 0)将图片绘制到屏幕相应坐标上（后面两个参数默认，可以不传）
pygame.time.Clock()获得pygame的时钟
pygame.time.Clock.tick(FPS)设置pygame时钟的间隔时间
以下为示例代码：
# -*- coding: UTF-8 -*-
# animation.py
# 导入需要的模块
import pygame, sys
from pygame.locals import *
# 初始化pygame
pygame.init()
# 设置帧率（屏幕每秒刷新的次数）
FPS = 30
# 获得pygame的时钟
fpsClock = pygame.time.Clock()
# 设置窗口大小
screen = pygame.display.set_mode((500, 400), 0, 32)
# 设置标题
pygame.display.set_caption('Animation')
# 定义颜色
WHITE = (255, 255, 255)
# 加载一张图片（所用到的的图片请参考1.5代码获取）
img = pygame.image.load('image/242.png')
# 初始化图片的位置
imgx = 10
imgy = 10
# 初始化图片的移动方向
direction = 'right'
# 程序主循环
while True:
# 每次都要重新绘制背景白色
screen.fill(WHITE)
# 判断移动的方向，并对相应的坐标做加减
if direction == 'right':
imgx += 5
if imgx == 380:
direction = 'down'
elif direction == 'down':
imgy += 5
if imgy == 300:
direction = 'left'
elif direction == 'left':
imgx -= 5
if imgx == 10:
direction = 'up'
elif direction == 'up':
imgy -= 5
if imgy == 10:
direction = 'right'
# 该方法将用于图片绘制到相应的坐标中
screen.blit(img, (imgx, imgy))
for event in pygame.event.get():
if event.type == QUIT:
pygame.quit()
sys.exit()
# 刷新屏幕
pygame.display.update()
# 设置pygame时钟的间隔时间
fpsClock.tick(FPS)
效果图如下：
3.4 绘制文字
如果你想绘制文字到屏幕上，Pygame提供了很方便的方法使用.ttf字体文件，这样我们就能很轻易的将文字绘制在屏幕上了。
主要用到的方法：
pygame.font.Font(filename, size)
filename：字体文件的文件名；
size：字体的高height，单位为像素；
pygame.font.Font.render(text, antialias, color, background=None)
text：要显示的文字；
antialias： 是否抗锯齿；
color：字体颜色；
background：背景颜色（可选参数）；
.get_rect()
获得一个对象的rect，以便于设置其坐标位置
以下为示例代码：
# 导入需要的模块
import pygame, sys
from pygame.locals import *
# 初始化pygame
pygame.init()
# 设置窗口的大小，单位为像素
screen = pygame.display.set_mode((500,400))
# 设置窗口的标题
pygame.display.set_caption('Font')
# 定义颜色
WHITE = (255, 255, 255)
GREEN = ( 0, 255, 0)
BLUE = ( 0, 0, 128)
# 通过字体文件获得字体对象（可以自己下载一个字体包实验看看）
fontObj = pygame.font.Font('resources/ARBERKLEY.ttf', 50)
# 配置要显示的文字
textSurfaceObj = fontObj.render('Pygame', True, BLUE, GREEN)
# 获得要显示的对象的rect
textRectObj = textSurfaceObj.get_rect()
# 设置显示对象的坐标
textRectObj.center = (250, 200)
# 设置背景
screen.fill(WHITE)
# 绘制字体
screen.blit(textSurfaceObj, textRectObj)
# 程序主循环
while True:
# 获取事件
for event in pygame.event.get():
# 判断事件是否为退出事件
if event.type == QUIT:
# 退出pygame
pygame.quit()
# 退出系统
sys.exit()
# 绘制屏幕内容
pygame.display.update()
效果图如下：
3.5 播放音频
在Pygame里播放音频有两个方法，一个用来播放特效声音，一个用来播放背景音乐：
pygame.mixer.Sound(filename)
该方法返回一个Sound对象，调用它的.play( )方法，即可播放较短的音频文件（比如玩家受到伤害、收集到金币等）；
pygame.mixer.music.load(filename)
该方法用来加载背景音乐，之后调用pygame.mixer.music.play( )方法就可以播放背景音乐（Pygame只允许加载一个背景音乐在同一个时刻）
以下为示例代码：
# -*- coding: UTF-8 -*-
# audio.py
# 导入需要的模块
import pygame, sys
from pygame.locals import *
# 初始化pygame
pygame.init()
# 设置窗口的大小，单位为像素
screen = pygame.display.set_mode((500,400))
# 设置窗口的标题
pygame.display.set_caption('Audio')
# 定义颜色
WHITE = (255, 255, 255)
# 设置背景
screen.fill(WHITE)
# 加载并播放一个特效音频文件
sound = pygame.mixer.Sound('resources/bounce.ogg')
sound.play()
# 加载背景音乐文件
pygame.mixer.music.load('resources/bgmusic.mp3')
# 播放背景音乐，第一个参数为播放的次数（-1表示无限循环），第二个参数是设置播放的起点（单位为秒）
pygame.mixer.music.play(-1, 0.0)
# 程序主循环
while True:
# 获取事件
for event in pygame.event.get():
# 判断事件是否为退出事件
if event.type == QUIT:
# 停止播放背景音乐
pygame.mixer.music.stop()
# 退出pygame
pygame.quit()
# 退出系统
sys.exit()
# 绘制屏幕内容
pygame.display.update()
3.6 事件
Pygame里常用的事件如下表：
| 事件 | 产生途径 | 参数 |
|---|---|---|
| QUIT | 用户按下关闭按钮 | none |
| ACTIVEEVENT | Pygame被激活或者隐藏 | gain, state |
| KEYDOWN | 键盘被按下 | unicode, key, mod |
| KEYUP | 键盘被放开 | key, mod |
| MOUSEMOTION | 鼠标移动 | pos, rel, buttons |
| MOUSEBUTTONDOWN | 鼠标按下 | pos, button |
| MOUSEBUTTONUP | 鼠标放开 | pos, button |
| VIDEORESIZE | Pygame窗口缩放 | size, w, h |
# -*- coding: UTF-8 -*-
# event.py
# 导入需要的模块
import pygame, sys
from pygame.locals import *
# 定义颜色
WHITE = (255, 255, 255)
# 初始化pygame
pygame.init()
# 设置窗口的大小，单位为像素
screen = pygame.display.set_mode((500,400), 0, 32)
# 设置窗口的标题
pygame.display.set_caption('Event')
# 设置背景
screen.fill(WHITE)
# 程序主循环
while True:
# 获取事件
for event in pygame.event.get():
# 判断事件是否为退出事件
if event.type == QUIT:
# 退出pygame
pygame.quit()
# 退出系统
sys.exit()
# 获得鼠标当前的位置
if event.type ==MOUSEMOTION:
print(event.pos)
# 获得鼠标按下的位置
if event.type ==MOUSEBUTTONDOWN:
print("鼠标按下：",event.pos)
# 获得鼠标抬起的位置
if event.type ==MOUSEBUTTONUP:
print("鼠标抬起：",event.pos)
# 获得键盘按下的事件
if event.type == KEYDOWN:
if(event.key==K_UP or event.key==K_w):
print("上")
if(event.key==K_DOWN or event.key==K_s):
print("下")
if(event.key==K_LEFT or event.key==K_a):
print("左")
if(event.key==K_RIGHT or event.key==K_d):
print("右")
# 按下键盘的Esc键退出
if(event.key==K_ESCAPE):
# 退出pygame
pygame.quit()
# 退出系统
sys.exit()
# 绘制屏幕内容
pygame.display.update()
效果图如下：
四、实验总结
本节课程我们主要讲解了Pygame的一些常用对象及操作，这些都是我们后续课程需要用到的知识点，希望同学们能熟练掌握这些内容。若想要深入了解，可参考下方Pygame官方文档的链接。