이 랩에서는 Matplotlib 을 사용하여 대화형 퐁 (Pong) 게임을 만드는 방법을 배우게 됩니다. 퐁은 두 명의 플레이어가 패들을 사용하여 가상 경기장 안에서 공을 앞뒤로 치는 고전적인 아케이드 게임입니다. 이 랩에서는 Python 과 Matplotlib 을 사용하여 자신만의 퐁 게임을 구축하는 과정을 안내합니다.
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때로는 Jupyter Notebook 이 로딩을 완료하는 데 몇 초 정도 기다려야 할 수 있습니다. Jupyter Notebook 의 제한으로 인해 작업의 유효성 검사는 자동화될 수 없습니다.
학습 중에 문제가 발생하면 언제든지 Labby 에게 문의하십시오. 세션 후 피드백을 제공해주시면 문제를 신속하게 해결해 드리겠습니다.
시작하기 전에 Matplotlib 이 설치되어 있는지 확인해야 합니다. 터미널에서 다음 명령을 실행하여 pip 를 사용하여 Matplotlib 을 설치할 수 있습니다.
pip install matplotlib가장 먼저 필요한 것은 필요한 라이브러리를 임포트하는 것입니다. time, numpy, 그리고 matplotlib을 사용할 것입니다.
import time
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np다음으로, Pad와 Puck 클래스를 정의해야 합니다. Pad 클래스는 플레이어가 사용하는 패들을 나타내고, Puck 클래스는 공을 나타냅니다.
class Pad:
def __init__(self, disp, x, y, type='l'):
self.disp = disp
self.x = x
self.y = y
self.w = .3
self.score = 0
self.xoffset = 0.3
self.yoffset = 0.1
if type == 'r':
self.xoffset *= -1.0
if type == 'l' or type == 'r':
self.signx = -1.0
self.signy = 1.0
else:
self.signx = 1.0
self.signy = -1.0
def contains(self, loc):
return self.disp.get_bbox().contains(loc.x, loc.y)
class Puck:
def __init__(self, disp, pad, field):
self.vmax = .2
self.disp = disp
self.field = field
self._reset(pad)
def _reset(self, pad):
self.x = pad.x + pad.xoffset
if pad.y < 0:
self.y = pad.y + pad.yoffset
else:
self.y = pad.y - pad.yoffset
self.vx = pad.x - self.x
self.vy = pad.y + pad.w/2 - self.y
self._speedlimit()
self._slower()
self._slower()
def update(self, pads):
self.x += self.vx
self.y += self.vy
for pad in pads:
if pad.contains(self):
self.vx *= 1.2 * pad.signx
self.vy *= 1.2 * pad.signy
fudge = .001
## probably cleaner with something like...
if self.x < fudge:
pads[1].score += 1
self._reset(pads[0])
return True
if self.x > 7 - fudge:
pads[0].score += 1
self._reset(pads[1])
return True
if self.y < -1 + fudge or self.y > 1 - fudge:
self.vy *= -1.0
## add some randomness, just to make it interesting
self.vy -= (randn()/300.0 + 1/300.0) * np.sign(self.vy)
self._speedlimit()
return False
def _slower(self):
self.vx /= 5.0
self.vy /= 5.0
def _faster(self):
self.vx *= 5.0
self.vy *= 5.0
def _speedlimit(self):
if self.vx > self.vmax:
self.vx = self.vmax
if self.vx < -self.vmax:
self.vx = -self.vmax
if self.vy > self.vmax:
self.vy = self.vmax
if self.vy < -self.vmax:
self.vy = -self.vmax이제 Pad와 Puck 클래스를 정의했으므로, Game 클래스를 정의하는 것으로 넘어갈 수 있습니다. 이 클래스는 게임 로직을 처리하고 화면에 게임을 그리는 역할을 합니다.
class Game:
def __init__(self, ax):
## create the initial line
self.ax = ax
ax.xaxis.set_visible(False)
ax.set_xlim([0, 7])
ax.yaxis.set_visible(False)
ax.set_ylim([-1, 1])
pad_a_x = 0
pad_b_x = .50
pad_a_y = pad_b_y = .30
pad_b_x += 6.3
## pads
pA, = self.ax.barh(pad_a_y, .2,
height=.3, color='k', alpha=.5, edgecolor='b',
lw=2, label="Player B",
animated=True)
pB, = self.ax.barh(pad_b_y, .2,
height=.3, left=pad_b_x, color='k', alpha=.5,
edgecolor='r', lw=2, label="Player A",
animated=True)
## distractors
self.x = np.arange(0, 2.22*np.pi, 0.01)
self.line, = self.ax.plot(self.x, np.sin(self.x), "r",
animated=True, lw=4)
self.line2, = self.ax.plot(self.x, np.cos(self.x), "g",
animated=True, lw=4)
self.line3, = self.ax.plot(self.x, np.cos(self.x), "g",
animated=True, lw=4)
self.line4, = self.ax.plot(self.x, np.cos(self.x), "r",
animated=True, lw=4)
## center line
self.centerline, = self.ax.plot([3.5, 3.5], [1, -1], 'k',
alpha=.5, animated=True, lw=8)
## puck (s)
self.puckdisp = self.ax.scatter([1], [1], label='_nolegend_',
s=200, c='g',
alpha=.9, animated=True)
self.canvas = self.ax.figure.canvas
self.background = None
self.cnt = 0
self.distract = True
self.res = 100.0
self.on = False
self.inst = True ## show instructions from the beginning
self.pads = [Pad(pA, pad_a_x, pad_a_y),
Pad(pB, pad_b_x, pad_b_y, 'r')]
self.pucks = []
self.i = self.ax.annotate(instructions, (.5, 0.5),
name='monospace',
verticalalignment='center',
horizontalalignment='center',
multialignment='left',
xycoords='axes fraction',
animated=False)
self.canvas.mpl_connect('key_press_event', self.on_key_press)
def draw(self):
draw_artist = self.ax.draw_artist
if self.background is None:
self.background = self.canvas.copy_from_bbox(self.ax.bbox)
## restore the clean slate background
self.canvas.restore_region(self.background)
## show the distractors
if self.distract:
self.line.set_ydata(np.sin(self.x + self.cnt/self.res))
self.line2.set_ydata(np.cos(self.x - self.cnt/self.res))
self.line3.set_ydata(np.tan(self.x + self.cnt/self.res))
self.line4.set_ydata(np.tan(self.x - self.cnt/self.res))
draw_artist(self.line)
draw_artist(self.line2)
draw_artist(self.line3)
draw_artist(self.line4)
## pucks and pads
if self.on:
self.ax.draw_artist(self.centerline)
for pad in self.pads:
pad.disp.set_y(pad.y)
pad.disp.set_x(pad.x)
self.ax.draw_artist(pad.disp)
for puck in self.pucks:
if puck.update(self.pads):
## we only get here if someone scored
self.pads[0].disp.set_label(f" {self.pads[0].score}")
self.pads[1].disp.set_label(f" {self.pads[1].score}")
self.ax.legend(loc='center', framealpha=.2,
facecolor='0.5',
prop=FontProperties(size='xx-large',
weight='bold'))
self.background = None
self.ax.figure.canvas.draw_idle()
return
puck.disp.set_offsets([[puck.x, puck.y]])
self.ax.draw_artist(puck.disp)
## just redraw the axes rectangle
self.canvas.blit(self.ax.bbox)
self.canvas.flush_events()
if self.cnt == 50000:
## just so we don't get carried away
print("...and you've been playing for too long!!!")
plt.close()
self.cnt += 1
def on_key_press(self, event):
if event.key == '3':
self.res *= 5.0
if event.key == '4':
self.res /= 5.0
if event.key == 'e':
self.pads[0].y += .1
if self.pads[0].y > 1 - .3:
self.pads[0].y = 1 - .3
if event.key == 'd':
self.pads[0].y -= .1
if self.pads[0].y < -1:
self.pads[0].y = -1
if event.key == 'i':
self.pads[1].y += .1
if self.pads[1].y > 1 - .3:
self.pads[1].y = 1 - .3
if event.key == 'k':
self.pads[1].y -= .1
if self.pads[1].y < -1:
self.pads[1].y = -1
if event.key == 'a':
self.pucks.append(Puck(self.puckdisp,
self.pads[randint(2)],
self.ax.bbox))
if event.key == 'A' and len(self.pucks):
self.pucks.pop()
if event.key == ' ' and len(self.pucks):
self.pucks[0]._reset(self.pads[randint(2)])
if event.key == '1':
for p in self.pucks:
p._slower()
if event.key == '2':
for p in self.pucks:
p._faster()
if event.key == 'n':
self.distract = not self.distract
if event.key == 'g':
self.on = not self.on
if event.key == 't':
self.inst = not self.inst
self.i.set_visible(not self.i.get_visible())
self.background = None
self.canvas.draw_idle()
if event.key == 'q':
plt.close()이제 Game 클래스를 정의했으므로, Game 객체를 인스턴스화하고 루프에서 draw() 메서드를 호출하여 게임 애니메이션을 생성할 수 있습니다.
fig, ax = plt.subplots()
canvas = ax.figure.canvas
animation = Game(ax)
## disable the default key bindings
if fig.canvas.manager.key_press_handler_id is not None:
canvas.mpl_disconnect(fig.canvas.manager.key_press_handler_id)
## reset the blitting background on redraw
def on_redraw(event):
animation.background = None
## bootstrap after the first draw
def start_anim(event):
canvas.mpl_disconnect(start_anim.cid)
start_anim.timer.add_callback(animation.draw)
start_anim.timer.start()
canvas.mpl_connect('draw_event', on_redraw)
start_anim.cid = canvas.mpl_connect('draw_event', start_anim)
start_anim.timer = animation.canvas.new_timer(interval=1)
tstart = time.time()
plt.show()
print('FPS: %f' % (animation.cnt/(time.time() - tstart)))이 랩에서는 Matplotlib 을 사용하여 대화형 퐁 게임을 만드는 방법을 배웠습니다. Pad와 Puck 클래스를 정의하는 방법과 게임 로직을 처리하고 화면에 게임을 그리는 역할을 하는 Game 클래스를 정의하는 방법을 배웠습니다. 또한 Game 객체를 인스턴스화하고 루프에서 draw() 메서드를 호출하여 게임 애니메이션을 만드는 방법도 배웠습니다. 이 지식을 통해 이제 Python 과 Matplotlib 을 사용하여 자신만의 대화형 게임을 만들 수 있습니다.