Pygame入门-游戏代码结构及背景轮播、声音音效及图像动态效果

一、游戏代码结构

代码结构是代码的组织方式，也是游戏编程的思考框架。pygame官方文档中给出了以下建议，将游戏代码结构分为以下六个部分。

1导入游戏模块。
2资源处理类;定义一些类来处理最基本的资源，包括加载图像和声音，连接和断开网络，加载保存的游戏。
3游戏对象类;为你的游戏对象定义类。例如游戏对象、背景对象、玩家对象、敌人对象、道具对象、文本对象等。
4其他游戏功能;定义其他必要的功能，如游戏面板、菜单处理等。
5初始化游戏，包括pygame对象本身，背景，游戏对象(初始化类的实例)和任何其他你可能想要添加的小代码。
6主循环，你在其中放入任何输入处理(即观察用户敲击按键/鼠标按钮)，用于更新游戏对象的代码，最后用于更新屏幕。

基于以上结构，对上一篇最后的代码，我们按照导入游戏模块、定义全局变量、定义游戏对象、定义游戏主循环四个模块了进行优化，其中定义游戏对象又进行了细分。

1.需要导入的游戏模块

import pygame
import sys

2.定义全局常量

分别为screen的size，目标区域的位置，目标区域的size，文本颜色，目标抵达状态。

BG_SIZE = (400, 500)  # 背景尺寸
ON_TARGET = False  # 初始化目标状态
TARGET_SIZE = (50, 50)  # 目标区域大小
TARGET_POSITION = (300, 200)  # 目标位置
TEXT_COLOR = (255, 0, 0)  # 文本颜色

3.定义游戏对象

定义一个Game对象，并定义__init__、event_handler、start三个函数，分别完成所有对象的初始化、事件的监听与更新、游戏主循环。
下面详细介绍：
__init__主要完成游戏的初始化。包括窗口初始化、背景初始化、目标位置初始化、生成玩家实例、生成消息文本实例
代码如下：
>定义Game对象

class Game(object):
    # 游戏类
    def __init__(self):
        # 1.游戏主窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode(BG_SIZE)
        self.image = pygame.image.load('./image/plane/background.png')
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.stop_position = pygame.image.load('./image/driver/grass.jpg')
        self.stop_position = pygame.transform.scale(self.stop_position, TARGET_SIZE)
        self.stop_position_rect = self.stop_position.get_rect()
        self.stop_position_rect.topleft = TARGET_POSITION
        self.hero = Car()
        self.label = Label()

在Game对象中继续定义event_handler函数。它的任务是使用pygame.event.get()方法监听事件，判断玩家是否点击了窗口的退出按钮，如果是则返回True。

    def event_handler(self):
        # 定义事件捕获
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                return True
        return False

在Game对象中定义start函数。它的任务是定义游戏主循环。包括设置循环和屏幕刷新速率、根据用户关闭窗口动作退出主循环、判断是否到达目标、捕获键盘动作、返回移动基数、刷新背景、目标、小车和文本对象、更新屏幕等。
代码如下：

   def start(self):
        clock = pygame.time.Clock()
        while True:
            clock.tick(60)
            if self.event_handler():
                return
            if self.hero.rect.topleft == TARGET_POSITION:  # 判断汽车是否移动到目标位置
                ON_TARGET = True
            else:
                ON_TARGET = False
            keys = pygame.key.get_pressed()
            move_hori = keys[pygame.K_RIGHT] - keys[pygame.K_LEFT]  # 获得水平移动基数，向右为正
            move_vert = keys[pygame.K_DOWN] - keys[pygame.K_UP]  # 获得垂直移动基数，向下为正
            self.hero.update(move_hori, move_vert)
            self.label.update(ON_TARGET)
            self.screen.blit(self.image, self.rect)
            self.screen.blit(self.stop_position, self.stop_position_rect)
            self.screen.blit(self.hero.image, self.hero.rect)
            self.screen.blit(self.label.image, self.label.image_rect)
            pygame.display.update()

>定义小车对象
定义了初始化和更新两个函数。
在__init__函数主要用于创建小车surface对象并缩放图片大小，设置小车移动速度。
在update函数主要用于更新小车的坐标位置。具体代码如下：

class Car(object):
    # 定义玩家对象
    def __init__(self):
        self.image = pygame.image.load('./image/driver/car1.png').convert_alpha()
        self.image = pygame.transform.scale(self.image, (50, 50))
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.speed = 10

    def update(self, *args):
        self.rect.x += args[0] * self.speed
        self.rect.y += args[1] * self.speed

>定义文本对象
同样定义了初始化和更新两个函数。
在__init__函数主要用于创建生成系统字体对象、文本surface。
在update函数主要用于根据是否到达目标值，刷新文本信息。具体代码如下：

class Label(object):
    # 定义文本对象
    def __init__(self):
        self.font = pygame.font.SysFont('仿宋gb_2312', 25)
        self.image = self.font.render('go to the target', True, TEXT_COLOR)
        self.image_rect = self.image.get_rect()
        self.image_rect.topleft = (100, 100)

    def update(self, is_on_target):
        if is_on_target:
            text = 'well done'
        else:
            text = 'go to the target'
        self.image = self.font.render(text, True, TEXT_COLOR)
        self.image_rect = self.image.get_rect()
        self.image_rect.topleft = (100, 100)

4.定义游戏主程序

def main():
    pygame.init()
    Game().start()
    pygame.quit()


if __name__ == '__main__':
    main()

二、动态效果实现

在游戏中动态效果主要有背景的变化、图像的变化、文本的变化和音乐音效等。以下举例总结一些实现以上动态效果的方法。

1.背景连续滚动

实例：高速飞车
背景连续滚动是通过两个拼接的背景上下移动实现的，如下图所示。

步骤一：制作Background对象

class Background(object):
    def __init__(self, is_alt):
        self.image = pygame.image.load('./image/driver/road.png').convert_alpha()
        self.image = pygame.transform.scale(self.image, BG_SIZE)
        self.speed = 5  # 设置屏幕移动速度
        self.rect = self.image.get_rect()
        if is_alt:  # 背景初始化时，一个背景在上，一个背景在屏幕内
            self.rect.y = - self.rect.height

    def update(self):
        self.rect.y += self.speed  # 在背景更新时，实现背景向下移动
        if self.rect.y >= self.rect.height: # 当背景刚好移除屏幕时，将背景重新放置到屏幕的上方
            self.rect.y = - self.rect.height

步骤二：在Game类中生成2个背景实例

self.road_1,self.road_2 = Background(True),Background(False)

Game类初始化的完整代码如下：

class Game(object):
    # 游戏类
    def __init__(self):
        # 1.游戏主窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode(BG_SIZE)
        self.road_1,self.road_2 = Background(True),Background(False)
        self.speed = 5
        self.hero = Car()  # 生成汽车实例
        self.hero.rect.midbottom = self.screen.get_rect().midbottom  # 在初始化时，将汽车放在屏幕底部中间位置

步骤三：在游戏主循环中添加两个背景更新动作

            self.road_1.update()
            self.road_2.update()
            self.screen.blit(self.road_1.image, self.road_1.rect)
            self.screen.blit(self.road_2.image, self.road_2.rect)

完整代码：

import pygame

# 定义全局常量
BG_SIZE = (400, 500)  # 背景尺寸


class Game(object):
    # 游戏类
    def __init__(self):
        # 1.游戏主窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode(BG_SIZE)
        self.road_1, self.road_2 = Background(True), Background(False)
        self.speed = 5
        self.hero = Car()
        self.hero.rect.midbottom = self.screen.get_rect().midbottom

    def event_handler(self):
        # 定义事件捕获
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                return True
        return False

    def start(self):
        clock = pygame.time.Clock()
        while True:
            clock.tick(60)
            if self.event_handler():
                return
            keys = pygame.key.get_pressed()
            move_hori = keys[pygame.K_RIGHT] - keys[pygame.K_LEFT]  # 获得水平移动基数，向右为正
            move_vert = keys[pygame.K_DOWN] - keys[pygame.K_UP]  # 获得垂直移动基数，向下为正
            self.road_1.update()
            self.road_2.update()
            self.hero.update(move_hori, move_vert)
            self.screen.blit(self.road_1.image, self.road_1.rect)
            self.screen.blit(self.road_2.image, self.road_2.rect)
            self.screen.blit(self.hero.image, self.hero.rect)
            pygame.display.update()


class Background(object):
    def __init__(self, is_alt):
        self.image = pygame.image.load('./image/driver/road.png').convert_alpha()
        self.image = pygame.transform.scale(self.image, BG_SIZE)
        self.speed = 5
        self.rect = self.image.get_rect()
        if is_alt:
            self.rect.y = - self.rect.height

    def update(self):
        self.rect.y += self.speed
        if self.rect.y >= self.rect.height:
            self.rect.y = - self.rect.height


class Car(object):
    # 定义玩家对象
    def __init__(self):
        self.image = pygame.image.load('./image/driver/car1.png').convert_alpha()
        self.image = pygame.transform.scale(self.image, (50, 50))
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.speed = 10

    def update(self, *args):
        self.rect.x += args[0] * self.speed
        self.rect.y += args[1] * self.speed


class Label(object):
    # 定义文本对象
    def __init__(self):
        pass

    def update(self, is_on_target):
        pass


def main():
    pygame.init()
    Game().start()
    pygame.quit()


if __name__ == '__main__':
    main()

2.添加音乐音效

在高速飞车游戏添加四个音乐效果。背景音乐、汽车发动音效、汽车加速行驶音效、汽车喇叭音效。
pygame.mixer.music用以播放背景音乐，pygame.mixer.sound用以播放音效。两者在功能上略有差别。

mixer.Sound

pygame.mixer.Sound 载入音效文件
pygame.mixer.Sound.play 开始声音播放
pygame.mixer.Sound.stop 停止声音播放
pygame.mixer.Sound.fadeout 淡出后停止声音播放
pygame.mixer.Sound.set_volume 设置声音的播放音量
pygame.mixer.Sound.get_volume 获取播放音量
pygame.mixer.Sound.get_num_channels 计算声音播放了多少次
pygame.mixer.Sound.get_length 获取声音的长度
pygame.mixer.Sound.get_raw 返回声音样本的字符串副本

mixer.music

pygame.mixer.music.load 加载音乐文件
pygame.mixer.music.unload 卸载当前加载的音乐以释放资源
pygame.mixer.music.play 开始播放音乐
pygame.mixer.music.rewind 重新开始播放音乐
pygame.mixer.music.stop 停止音乐播放
pygame.mixer.music.pause 暂停音乐播放
pygame.mixer.music.unpause 恢复播放音乐
pygame.mixer.music.fadeout 淡出后停止音乐播放
pygame.mixer.music.set_volume 设置音乐音量
pygame.mixer.music.get_volume 获取音乐音量
pygame.mixer.music.get_busy 检查音乐是否正在播放
pygame.mixer.music.set_pos 设置播放位置
pygame.mixer.music.get_pos 获取音乐播放时间
pygame.mixer.music.queue 将声音文件排队以跟随当前
pygame.mixer.music.set_endevent 让音乐在播放停止時发送一个事件
pygame.mixer.music.get_endevent 获取在播放停止时发送的事件

准备工作
创建一个文件夹，将所有用到的音乐文件放到这个文件夹中。

创建Musicplayer对象
完成音乐音效初始化和设置音乐播放、音效播放、音效停止三个函数。

音效初始化主要是载入音乐、音效文件，为了便于音效文件的文件，可以使用字典进行管理。

代码如下：

class Musicplayer(object):
    def __init__(self):
        pygame.mixer.music.load('./wav/bgm.mp3')  # 载入背景音乐文件
        self.sound_dict = {
    
    }  # 生成一个空字典，用于管理音效对象。
        self.sound_dict['car_engine_start'] = pygame.mixer.Sound('./wav/car_engine_start.mp3')  # 载入汽车启动音效
        self.sound_dict['car_speed_up'] = pygame.mixer.Sound('./wav/car_speed_up.wav')  # 载入汽车加速行驶音效
        self.sound_dict['car_beep'] = pygame.mixer.Sound('./wav/car_beep.wav')  # 载入汽车喇叭音效

• 背景音乐播放函数

    def play_music(self):
        pygame.mixer.music.play(-1)  # 当参数为-1时，将循环播放
        pygame.mixer.music.set_volume(0.2)  # 设置播放音量，参数0-1.0之间，1为最大。

• 音效播放

为了灵活控制不同音效的播放，可将播放的音效名称作为参数传入。

    def play_sound(self, wav_name):
        self.sound_dict[wav_name].play()

修改Game对象的start函数设置音乐

游戏开始后播放背景音乐，播放汽车引擎发动音效

    def start(self):
        clock = pygame.time.Clock()
        self.music_player.play_music()  # 播放背景音乐
        self.music_player.play_sound('car_engine_start')  # 播放汽车发动音效
        speed = 0  # 设置速度初始值为0，目的是与汽车加速音效相配合

在当汽车任意方向移动基数不为0时，播放汽车加速音效，speed不断加速，最高速度不超过50，将speed作为背景的向下移动速度。

            if keys[pygame.K_SPACE]:
                self.music_player.play_sound('car_beep')
            if move_hori != 0 or move_vert != 0:
                self.music_player.play_sound('car_speed_up')
                if speed > 50:
                    speed = 50
                else:
                    speed += 1
            else:
                speed = 0
            self.road_1.update(speed)
            self.road_2.update(speed)

修改Background背景对象代码

class Background(object):
    def __init__(self, is_alt):
        self.image = pygame.image.load('./image/driver/road.png').convert_alpha()
        self.image = pygame.transform.scale(self.image, BG_SIZE)
        self.rect = self.image.get_rect()
        if is_alt:
            self.rect.y = - self.rect.height

    def update(self,speed = 0):
        self.rect.y += speed
        if self.rect.y >= self.rect.height:
            self.rect.y = - self.rect.height

完整代码如下

import pygame
# 定义全局常量
BG_SIZE = (400, 500)  # 背景尺寸


class Game(object):
    # 游戏类
    def __init__(self):
        # 1.游戏主窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode(BG_SIZE)
        self.road_1, self.road_2 = Background(True), Background(False)
        self.hero = Car()
        self.music_player = Musicplayer()
        self.hero.rect.midbottom = self.screen.get_rect().midbottom

    def event_handler(self):
        # 定义事件捕获
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                return True
        return False

    def start(self):
        clock = pygame.time.Clock()
        self.music_player.play_music()
        self.music_player.play_sound('car_engine_start')
        speed = 0
        while True:
            clock.tick(60)
            if self.event_handler():
                return
            keys = pygame.key.get_pressed()
            move_hori = keys[pygame.K_RIGHT] - keys[pygame.K_LEFT]  # 获得水平移动基数，向右为正
            move_vert = keys[pygame.K_DOWN] - keys[pygame.K_UP]  # 获得垂直移动基数，向下为正
            if keys[pygame.K_SPACE]:
                self.music_player.play_sound('car_beep')
            if move_hori != 0 or move_vert != 0:
                self.music_player.play_sound('car_speed_up')
                if speed > 50:
                    speed = 50
                else:
                    speed += 1
            else:
                speed = 0
            self.road_1.update(speed)
            self.road_2.update(speed)
            self.hero.update(move_hori, move_vert)
            self.screen.blit(self.road_1.image, self.road_1.rect)
            self.screen.blit(self.road_2.image, self.road_2.rect)
            self.screen.blit(self.hero.image, self.hero.rect)
            pygame.display.update()


class Background(object):
    def __init__(self, is_alt):
        self.image = pygame.image.load('./image/driver/road.png').convert_alpha()
        self.image = pygame.transform.scale(self.image, BG_SIZE)
        self.rect = self.image.get_rect()
        if is_alt:
            self.rect.y = - self.rect.height

    def update(self,speed = 0):
        self.rect.y += speed
        if self.rect.y >= self.rect.height:
            self.rect.y = - self.rect.height


class Musicplayer(object):
    def __init__(self):
        pygame.mixer.music.load('./wav/bgm.mp3')
        self.sound_dict = {
    
    }
        self.sound_dict['car_engine_start'] = pygame.mixer.Sound('./wav/car_engine_start.mp3')
        self.sound_dict['car_speed_up'] = pygame.mixer.Sound('./wav/car_speed_up.wav')
        self.sound_dict['car_beep'] = pygame.mixer.Sound('./wav/car_beep.wav')

    def play_music(self):
        pygame.mixer.music.play(-1)
        pygame.mixer.music.set_volume(0.2)

    def play_sound(self, wav_name):
        self.sound_dict[wav_name].play()


class Car(object):
    # 定义玩家对象
    def __init__(self):
        self.image = pygame.image.load('./image/driver/car1.png').convert_alpha()
        self.image = pygame.transform.scale(self.image, (50, 50))
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.speed = 10

    def update(self, *args):
        self.rect.x += args[0] * self.speed
        self.rect.y += args[1] * self.speed
        self.rect.x = 0 if self.rect.x <= 0 else self.rect.x
        self.rect.y = 0 if self.rect.y <= 0 else self.rect.y
        if self.rect.right > BG_SIZE[0]:
            self.rect.right = BG_SIZE[0]
        if self.rect.bottom > BG_SIZE[1]:
                self.rect.bottom = BG_SIZE[1]

def main():
    pygame.init()
    Game().start()
    pygame.quit()


if __name__ == '__main__':
    main()

3.动画效果

飞机在飞行时喷出的火焰会发生变化，子弹发射后会飞行一段距离，击中敌人后敌人会受伤甚至被摧毁。以上都属于动画效果。
实现动画效果主要有两种方式，一是图片的变换，二是图片的运动。
实例1:飞机飞行效果
飞机飞行火焰的变化属于图片的轮播效果。实现图片轮播有两种方式，一种是将动画所有帧组成一张长图，按照一定速度同一个方向循环前进，但同一时间只有一帧能被看到，就像坐地铁时看到的广告，视觉上就像是连续播放的视频。第二种将连续动画按关键帧分割成一张张图片，并按找一定频率在图片中依次切换，这和我们平时看动画片是类似的。
以下以第二种方法为例进行介绍。
该方法的操作步骤：
对象初始化
在对象初始化时，生成一张空列表，将图片Surface依次添加到列表中，并设置第一张图片为初始时显示的图片。

class Plane(object):
    # 定义玩家对象
    def __init__(self, rect):
        self.images = []
        self.now_frame = 0  # 初始图片的索引
        self.images.append(pygame.image.load('./image/plane/me1.png').convert_alpha())
        self.images.append(pygame.image.load('./image/plane/me2.png').convert_alpha())
        self.image = self.images[self.now_frame]
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.speed = 10

修改游戏主循环代码
对图片切换的间隔进行设置，例如每10帧更换一次。
方法时，在循环中设置当前帧计数器frame_count，初始为0，利用与10取余数的方法，每次循环frame_count会+1，到第10次时归为0。最后将frame_count==0返回给对象的update函数。

    def start(self):
        clock = pygame.time.Clock()
        frame_count = 0
        while True:
            clock.tick(40)
            if self.event_handler():
                return
            frame_count = (frame_count + 1) % 10
            self.hero.update(frame_count==0, move_hori, move_vert)

设置对象更新函数
当对象update函数被调用时，先判断args[0]是否为真，即判断frame_count == 0 是否为真，如果为True则代表此次时过去了10帧，需切换图片；如果为false，则直接返回。

更新的方式是从头开始轮播图片，如果当前不是最后一张图片，则切换到下一张；如果是最后一张图片，则切换到第一张。

    def update(self, *args):
        if not args[0]:
            return
        if self.now_frame < range(len(self.images))[-1]:
            self.now_frame += 1
            self.image = self.images[self.now_frame]
        else:
            self.now_frame = range(len(self.images))[0]
            self.image = self.images[self.now_frame]

本篇主要内容如上，主要介绍了游戏代码的典型结构，总结了背景连续滚动、声音效果和图像动态效果的实现方法。下一篇将对Pygame的精灵和精灵组实现方法进行。

上例完整代码如下：

import pygame
import time
import os
# 定义全局常量
BG_SIZE = (400, 500)  # 背景尺寸
INIT_RECT = pygame.Rect(200, 250, 60, 60)

class Game(object):
    # 游戏类
    def __init__(self):
        # 1.游戏主窗口
        self.screen = pygame.display.set_mode(BG_SIZE)
        self.road_1, self.road_2 = Background(True), Background(False)
        self.hero = Plane(INIT_RECT)
        self.hero.rect.midbottom = self.screen.get_rect().midbottom

    def event_handler(self):
        # 定义事件捕获
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                return True
        return False

    def start(self):
        clock = pygame.time.Clock()
        frame_count = 0
        while True:
            clock.tick(40)
            if self.event_handler():
                return
            keys = pygame.key.get_pressed()
            move_hori = keys[pygame.K_RIGHT] - keys[pygame.K_LEFT]  # 获得水平移动基数，向右为正
            move_vert = keys[pygame.K_DOWN] - keys[pygame.K_UP]  # 获得垂直移动基数，向下为正
            self.road_1.update()
            self.road_2.update()
            frame_count = (frame_count + 1) % 10
            self.hero.update(frame_count == 0, move_hori, move_vert)
            self.screen.blit(self.road_1.image, self.road_1.rect)
            self.screen.blit(self.road_2.image, self.road_2.rect)
            self.screen.blit(self.hero.image, self.hero.rect)
            pygame.display.update()


class Background(object):
    def __init__(self, is_alt):
        self.image = pygame.image.load('./image/plane/background.png').convert_alpha()
        self.image = pygame.transform.scale(self.image, BG_SIZE)
        self.rect = self.image.get_rect()
        if is_alt:
            self.rect.y = - self.rect.height

    def update(self,speed = 1):
        self.rect.y += speed
        if self.rect.y >= self.rect.height:
            self.rect.y = - self.rect.height



class Plane(object):
    # 定义玩家对象
    def __init__(self, rect):
        self.images = []
        self.now_frame = 0
        self.images.append(pygame.image.load('./image/plane/me1.png').convert_alpha())
        self.images.append(pygame.image.load('./image/plane/me2.png').convert_alpha())
        self.image = self.images[self.now_frame]
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.speed = 10

    def update(self, *args):
        if not args[0]:
            return
        if self.now_frame < range(len(self.images))[-1]:
            self.now_frame += 1
            print(self.now_frame)
            self.image = self.images[self.now_frame]
        else:
            self.now_frame = range(len(self.images))[0]
            print(self.now_frame)
            self.image = self.images[self.now_frame]

        self.rect.x += args[1] * self.speed
        self.rect.y += args[2] * self.speed
        self.rect.x = 0 if self.rect.x <= 0 else self.rect.x
        self.rect.y = 0 if self.rect.y <= 0 else self.rect.y
        if self.rect.right > BG_SIZE[0]:
            self.rect.right = BG_SIZE[0]
        if self.rect.bottom > BG_SIZE[1]:
                self.rect.bottom = BG_SIZE[1]


class Label(object):
    # 定义文本对象
    def __init__(self):
        pass

    def update(self, is_on_target):
        pass


def main():
    pygame.init()
    Game().start()
    pygame.quit()