はじめに
このプロジェクトでは、Pygame ライブラリを使って「エイリアン」という簡単なゲームを作成するプロセスを案内します。このゲームでは、エイリアンの侵入者を撃ち落として防御することができます。プロジェクトファイルのセットアップから完成したゲームの実行まで、開発プロセスを複数のステップに分けます。
Pygame は、Python で 2D ゲームを作成するための人気のあるライブラリです。グラフィック、サウンド、ユーザー入力を扱う機能が備えており、ゲーム開発に興味がある初心者にとって優れた選択肢になっています。
👀 プレビュー
このゲームはPygame のサンプルを元に修正されています。
🎯 タスク
このプロジェクトでは、以下のことを学びます。
- 初期のプロジェクト構造をセットアップし、画像やサウンドなどの必要なリソースを読み込む方法。
- プレイヤーキャラクターとエイリアンの侵入者のクラスを定義する方法。
- 爆発、プレイヤーの射撃、エイリアンの爆弾、ゲームスコアを扱うための追加のクラスを作成する方法。
- ゲームを初期化し、リソースを読み込み、ゲームウィンドウをセットアップする方法。
- メインゲームループを実装し、プレイヤー入力を処理し、ゲームエンティティを更新し、衝突を処理し、ゲームシーンを描画する方法。
🏆 成果
このプロジェクトを完了すると、以下のことができるようになります。
- Pygame ライブラリを使って 2D ゲームを開発する。
- Pygame で画像を読み込み表示する。
- ユーザー入力を処理し、プレイヤーの移動を制御する。
- スプライトクラスを使ってゲームエンティティを作成し更新する。
- ゲームエンティティ間の衝突を処理する。
- ゲームシーンを描画し、画面を更新する。
- ゲーム内でサウンドエフェクトと音楽を再生する。
- ゲームロジックを管理するためのメインゲームループを実装する。
プロジェクトファイルを作成する
このステップでは、初期のプロジェクト構造をセットアップし、画像やサウンドなどの必要なリソースを読み込みます。
aliens.py という新しいファイルを作成し、以下のコードを追加します。
cd ~/project
touch aliens.py
sudo pip install pygame
その後、好きなテキストエディタでファイルを開き、以下のコードを追加します。
import os
import random
from typing import List
## 基本的な pygame モジュールをインポート
import pygame as pg
## 標準の BMP 以外の画像を読み込めるかどうか確認
if not pg.image.get_extended():
raise SystemExit("Sorry, extended image module required")
## ゲーム定数
MAX_SHOTS = 2 ## 画面上の最大プレイヤーの弾数
ALIEN_ODDS = 22 ## 新しいエイリアンが出現する確率
BOMB_ODDS = 60 ## 新しい爆弾が落ちる確率
ALIEN_RELOAD = 12 ## 新しいエイリアンの出現までのフレーム数
SCREENRECT = pg.Rect(0, 0, 640, 480)
SCORE = 0
main_dir = os.path.split(os.path.abspath(__file__))[0]
def load_image(file):
"""画像を読み込み、ゲーム用に準備する"""
file = os.path.join(main_dir, "data", file)
try:
surface = pg.image.load(file)
except pg.error:
raise SystemExit(f'Could not load image "{file}" {pg.get_error()}')
return surface.convert()
def load_sound(file):
"""pygame がミキサーなしでコンパイルされる場合があるため"""
if not pg.mixer:
return None
file = os.path.join(main_dir, "data", file)
try:
sound = pg.mixer.Sound(file)
return sound
except pg.error:
print(f"Warning, unable to load, {file}")
return None
このステップでは、必要なモジュールをインポートし、ゲーム定数を定義し、画像とサウンドエフェクトを読み込む関数を作成します。また、メインプロジェクトディレクトリもセットアップします。
def load_image と def load_sound では、os.path.join 関数を使って、メインプロジェクトディレクトリと data ディレクトリを結合しています。ここにゲームリソースを保存します。次のステップでこのディレクトリを作成します。
プレイヤーとエイリアンのクラスを定義する
次に、ゲームのキャラクター用のクラスである Player と Alien を定義します。Player クラスはプレイヤーのキャラクターを表し、Alien クラスはエイリアンの侵入者を表します。
#... (ステップ 1 のコード)
## Player クラスを定義する
class Player(pg.sprite.Sprite):
"""月のバギー型の車としてのプレイヤーを表す。"""
speed = 10
bounce = 24
gun_offset = -11
images: List[pg.Surface] = []
def __init__(self, *groups):
pg.sprite.Sprite.__init__(self, *groups)
self.image = self.images[0]
self.rect = self.image.get_rect(midbottom=SCREENRECT.midbottom)
self.reloading = 0
self.origtop = self.rect.top
self.facing = -1
def move(self, direction):
if direction:
self.facing = direction
self.rect.move_ip(direction * self.speed, 0)
self.rect = self.rect.clamp(SCREENRECT)
if direction < 0:
self.image = self.images[0]
elif direction > 0:
self.image = self.images[1]
self.rect.top = self.origtop - (self.rect.left // self.bounce % 2)
def gunpos(self):
pos = self.facing * self.gun_offset + self.rect.centerx
return pos, self.rect.top
ここでは、Player クラスを定義しました。速度、跳ね返り、銃のオフセットなどの属性が含まれています。move メソッドはプレイヤーの移動を処理します。gunpos メソッドはプレイヤーの銃の位置を返します。Player クラスは、可視ゲームオブジェクトのベースクラスである pg.sprite.Sprite クラスから継承されています。
## Alien クラスを定義する
class Alien(pg.sprite.Sprite):
"""宇宙船のエイリアン。画面をゆっくりと下に移動する。"""
speed = 13
animcycle = 12
images: List[pg.Surface] = []
def __init__(self, *groups):
pg.sprite.Sprite.__init__(self, *groups)
self.image = self.images[0]
self.rect = self.image.get_rect()
self.facing = random.choice((-1, 1)) * Alien.speed
self.frame = 0
if self.facing < 0:
self.rect.right = SCREENRECT.right
def update(self):
self.rect.move_ip(self.facing, 0)
if not SCREENRECT.contains(self.rect):
self.facing = -self.facing
self.rect.top = self.rect.bottom + 1
self.rect = self.rect.clamp(SCREENRECT)
self.frame = self.frame + 1
self.image = self.images[self.frame // self.animcycle % 3]
Alien クラスはエイリアンの侵入者を表します。速度とアニメーション用の属性があります。エイリアンは左右に移動し、その画像がサイクルします。update メソッドはエイリアンの移動とアニメーションを処理します。Alien クラスは、可視ゲームオブジェクトのベースクラスである pg.sprite.Sprite クラスから継承されています。
追加のゲームクラスを定義する
このステップでは、爆発、プレイヤーの射撃、エイリアンの爆弾、ゲームスコアを扱う追加のゲーム関連クラス：Explosion、Shot、Bomb、Score を定義します。
#... (ステップ 2 のコード)
## Explosion クラスを定義する
class Explosion(pg.sprite.Sprite):
"""爆発。望ましくはエイリアンに、プレイヤーではなく！"""
defaultlife = 12
animcycle = 3
images: List[pg.Surface] = []
def __init__(self, actor, *groups):
pg.sprite.Sprite.__init__(self, *groups)
self.image = self.images[0]
self.rect = self.image.get_rect(center=actor.rect.center)
self.life = self.defaultlife
def update(self):
"""ゲームループの各回で呼び出されます。
'defaultlife' の間、爆発の画像を表示します。
ゲームの各フレーム (update) で、'life' を減らします。
また、爆発をアニメーション化します。
"""
self.life = self.life - 1
self.image = self.images[self.life // self.animcycle % 2]
if self.life <= 0:
self.kill()
## Shot クラスを定義する
class Shot(pg.sprite.Sprite):
"""プレイヤーのスプライトが発射する弾丸。"""
speed = -11
images: List[pg.Surface] = []
def __init__(self, pos, *groups):
pg.sprite.Sprite.__init__(self, *groups)
self.image = self.images[0]
self.rect = self.image.get_rect(midbottom=pos)
def update(self):
"""ゲームループの各回で呼び出されます。
各フレームで、弾丸を上に移動させます。
"""
self.rect.move_ip(0, self.speed)
if self.rect.top <= 0:
self.kill()
## Bomb クラスを定義する
class Bomb(pg.sprite.Sprite):
"""エイリアンが落とす爆弾。"""
speed = 9
images: List[pg.Surface] = []
def __init__(self, alien, explosion_group, *groups):
pg.sprite.Sprite.__init__(self, *groups)
self.image = self.images[0]
self.rect = self.image.get_rect(midbottom=alien.rect.move(0, 5).midbottom)
self.explosion_group = explosion_group
def update(self):
"""ゲームループの各回で呼び出されます。
各フレームで、スプライトの'rect' を下に移動させます。
画面の下に到達したときは、以下を行います。
- 爆発を起こす。
- 爆弾を削除する。
"""
self.rect.move_ip(0, self.speed)
if self.rect.bottom >= 470:
Explosion(self, self.explosion_group)
self.kill()
## Score クラスを定義する
class Score(pg.sprite.Sprite):
"""スコアを追跡するためのクラス。"""
def __init__(self, *groups):
pg.sprite.Sprite.__init__(self, *groups)
self.font = pg.font.Font(None, 20)
self.font.set_italic(1)
self.color = "white"
self.lastscore = -1
self.update()
self.rect = self.image.get_rect().move(10, 450)
def update(self):
"""update() では、スコアが変更された場合のみ更新します。"""
if SCORE!= self.lastscore:
self.lastscore = SCORE
msg = f"Score: {SCORE}"
self.image = self.font.render(msg, 0, self.color)
これらのクラスは、爆発、射撃、爆弾、プレイヤーのスコアの表示など、ゲームのさまざまな側面を処理します。
ゲームを初期化してリソースを読み込む
次に、ゲームを引き続き初期化し、画像やサウンドなどの必要なリソースを読み込みます。
#... (ステップ 3 のコード)
def main(winstyle=0):
## pygame を初期化する
if pg.get_sdl_version()[0] == 2:
pg.mixer.pre_init(44100, 32, 2, 1024)
pg.init()
if pg.mixer and not pg.mixer.get_init():
print("Warning, no sound")
pg.mixer = None
fullscreen = False
## 表示モードを設定する
winstyle = 0 ## |FULLSCREEN
bestdepth = pg.display.mode_ok(SCREENRECT.size, winstyle, 32)
screen = pg.display.set_mode(SCREENRECT.size, winstyle, bestdepth)
## 画像を読み込み、スプライトクラスに割り当てる
## (これはクラスが使用される前、画面設定の後に行う)
img = load_image("player1.gif")
Player.images = [img, pg.transform.flip(img, 1, 0)]
img = load_image("explosion1.gif")
Explosion.images = [img, pg.transform.flip(img, 1, 1)]
Alien.images = [load_image(im) for im in ("alien1.gif", "alien2.gif", "alien3.gif")]
Bomb.images = [load_image("bomb.gif")]
Shot.images = [load_image("shot.gif")]
ここでは、Pygame を初期化し、ゲームウィンドウをセットアップし、プレイヤー、エイリアン、爆発、爆弾、射撃用の画像を読み込みます。
ゲームセットアップとメインループを完了する
次に、ゲームのセットアップを完成させ、すべてのゲームロジックと相互作用が行われるメインゲームループを作成します。
#... (ステップ 4 のコード)
def main(winstyle=0):
#... (前のコード)
## ゲームウィンドウを装飾する
icon = pg.transform.scale(Alien.images[0], (32, 32))
pg.display.set_icon(icon)
pg.display.set_caption("Pygame Aliens")
pg.mouse.set_visible(0)
## 背景を作成し、背景画像をタイル状に配置する
bgdtile = load_image("background.gif")
background = pg.Surface(SCREENRECT.size)
for x in range(0, SCREENRECT.width, bgdtile.get_width()):
background.blit(bgdtile, (x, 0))
screen.blit(background, (0, 0))
pg.display.flip()
## サウンドエフェクトを読み込む
boom_sound = load_sound("boom.wav")
shoot_sound = load_sound("car_door.wav")
if pg.mixer:
music = os.path.join(main_dir, "data", "house_lo.wav")
pg.mixer.music.load(music)
pg.mixer.music.play(-1)
## ゲームグループを初期化する
aliens = pg.sprite.Group()
shots = pg.sprite.Group()
bombs = pg.sprite.Group()
all = pg.sprite.RenderUpdates()
lastalien = pg.sprite.GroupSingle()
## 初期値を作成する
alienreload = ALIEN_RELOAD
clock = pg.time.Clock()
## 初期のスプライトを初期化する
global SCORE
player = Player(all)
Alien(
aliens, all, lastalien
) ## 注：これはスプライトグループに入るため「生きています」
if pg.font:
all.add(Score(all))
## プレイヤーが生きている間、メインループを実行する
while player.alive():
## 入力を取得する
for event in pg.event.get():
if event.type == pg.QUIT:
return
if event.type == pg.KEYDOWN and event.key == pg.K_ESCAPE:
return
if event.type == pg.KEYDOWN:
if event.key == pg.K_f:
if not fullscreen:
print("Changing to FULLSCREEN")
screen_backup = screen.copy()
screen = pg.display.set_mode(
SCREENRECT.size, winstyle | pg.FULLSCREEN, bestdepth
)
screen.blit(screen_backup, (0, 0))
else:
print("Changing to windowed mode")
screen_backup = screen.copy()
screen = pg.display.set_mode(
SCREENRECT.size, winstyle, bestdepth
)
screen.blit(screen_backup, (0, 0))
pg.display.flip()
fullscreen = not fullscreen
keystate = pg.key.get_pressed()
## 最後に描画されたスプライトをクリア/消去する
all.clear(screen, background)
## すべてのスプライトを更新する
all.update()
## プレイヤーの入力を処理する
direction = keystate[pg.K_RIGHT] - keystate[pg.K_LEFT]
player.move(direction)
firing = keystate[pg.K_SPACE]
if not player.reloading and firing and len(shots) < MAX_SHOTS:
Shot(player.gunpos(), shots, all)
if pg.mixer and shoot_sound is not None:
shoot_sound.play()
player.reloading = firing
## 新しいエイリアンを作成する
if alienreload:
alienreload = alienreload - 1
elif not int(random.random() * ALIEN_ODDS):
Alien(aliens, all, lastalien)
alienreload = ALIEN_RELOAD
## 爆弾を落とす
if lastalien and not int(random.random() * BOMB_ODDS):
Bomb(lastalien.sprite, all, bombs, all)
## エイリアンとプレイヤーの間の衝突を検出する
for alien in pg.sprite.spritecollide(player, aliens, 1):
if pg.mixer and boom_sound is not None:
boom_sound.play()
Explosion(alien, all)
Explosion(player, all)
SCORE = SCORE + 1
player.kill()
## 射撃がエイリアンに当たったかどうかを確認する
for alien in pg.sprite.groupcollide(aliens, shots, 1, 1).keys():
if pg.mixer and boom_sound is not None:
boom_sound.play()
Explosion(alien, all)
SCORE = SCORE + 1
## エイリアンの爆弾がプレイヤーに当たったかどうかを確認する
for bomb in pg.sprite.spritecollide(player, bombs, 1):
if pg.mixer and boom_sound is not None:
boom_sound.play()
Explosion(player, all)
Explosion(bomb, all)
player.kill()
## シーンを描画する
dirty = all.draw(screen)
pg.display.update(dirty)
## フレームレートを 40fps に制限する。または 40HZ とも呼ばれ、1 秒間に 40 回という意味です。
clock.tick(40)
if pg.mixer:
pg.mixer.music.fadeout(1000)
pg.time.wait(1000)
## このスクリプトを実行している場合、「main」関数を呼び出す
if __name__ == "__main__":
main()
pg.quit()
メイン関数では、さまざまなエンティティ用のゲームグループを初期化し、初期値を作成し、メインゲームループを実装します。このループ内でゲームロジック、プレイヤーの入力処理、衝突検出、ゲームシーンの描画が行われます。
ゲームの実行
次に、以下のコマンドを実行することでゲームを実行できます。
cd ~/project
python aliens.py
ゲームを実行する
次に、以下のコマンドを実行することでゲームを実行できます。
cd ~/project
python aliens.py
まとめ
このプロジェクトでは、Pygame を使って簡単な「エイリアン」ゲームを作成するプロセスを複数のステップに分けました。プロジェクトファイルをセットアップし、プレイヤーとエイリアンのクラスを定義し、追加のゲーム関連クラスを作成し、リソースを使ってゲームを初期化しました。最後に、ゲームロジックと相互作用を処理するためのメインゲームループを実装しました。
次のステップでは、プレイヤーとエイリアンのクラスに機能を追加し、移動と射撃を処理し、ゲームの視覚的要素を更新します。
