Как написать программу для игры на компьютер

Содержание

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.

Как создать свою игру? | ТОП 5 программ для новичков

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.

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.

Python как сделать красивую программу под ПК за 10 минут?

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:

# подключаем графическую библиотеку from tkinter import * # подключаем модули, которые отвечают за время и случайные числа import time import random # создаём новый объект — окно с игровым полем. В нашем случае переменная окна называется tk, и мы его сделали из класса Tk() — он есть в графической библиотеке tk = Tk() # делаем заголовок окна — Games с помощью свойства объекта title tk.title(‘Game’) # запрещаем менять размеры окна, для этого используем свойство resizable tk.resizable(0, 0) # помещаем наше игровое окно выше остальных окон на компьютере, чтобы другие окна не могли его заслонить tk.wm_attributes(‘-topmost’, 1) # создаём новый холст — 400 на 500 пикселей, где и будем рисовать игру canvas = Canvas(tk, width=500, height=400, highlightthickness=0) # говорим холсту, что у каждого видимого элемента будут свои отдельные координаты canvas.pack() # обновляем окно с холстом tk.update()

Библиотека Pygame / Часть 1. Введение

Это первая часть серии руководств «Разработка игр с помощью Pygame». Она предназначена для программистов начального и среднего уровней, которые заинтересованы в создании игр и улучшении собственных навыков кодирования на Python.

Код в уроках был написан на Python 3.7 и Pygame 1.9.6

Что такое Pygame?

Pygame — это «игровая библиотека», набор инструментов, помогающих программистам создавать игры. К ним относятся:

Графика и анимация
Звук (включая музыку)
Управление (мышь, клавиатура, геймпад и так далее)

Игровой цикл

В сердце каждой игры лежит цикл, который принято называть «игровым циклом». Он запускается снова и снова, делая все, чтобы работала игра. Каждый цикл в игре называется кадром.

В каждом кадре происходит масса вещей, но их можно разбить на три категории:

Речь идет обо всем, что происходит вне игры — тех событиях, на которые она должна реагировать. Это могут быть нажатия клавиш на клавиатуре, клики мышью и так далее.

Изменение всего, что должно измениться в течение одного кадра. Если персонаж в воздухе, гравитация должна потянуть его вниз. Если два объекта встречаются на большой скорости, они должны взорваться.

В этом шаге все выводится на экран: фоны, персонажи, меню. Все, что игрок должен видеть, появляется на экране в нужном месте.

Время

Еще один важный аспект игрового цикла — скорость его работы. Многие наверняка знакомы с термином FPS, который расшифровывается как Frames Per Second (или кадры в секунду). Он указывает на то, сколько раз цикл должен повториться за одну секунду. Это важно, чтобы игра не была слишком медленной или быстрой. Важно и то, чтобы игра не работала с разной скоростью на разных ПК.

Создание шаблона Pygame

Теперь, зная из каких элементов состоит игра, можно переходить к процессу написания кода. Начать стоит с создания простейшей программы pygame, которая всего лишь открывает окно и запускает игровой цикл. Это отправная точка для любого проекта pygame.

В начале программы нужно импортировать необходимые библиотеки и задать базовые переменные настроек игры:

# Pygame шаблон — скелет для нового проекта Pygame import pygame import random WIDTH = 360 # ширина игрового окна HEIGHT = 480 # высота игрового окна FPS = 30 # частота кадров в секунду

Дальше необходимо открыть окно игры:

# создаем игру и окно pygame.init() pygame.mixer.init() # для звука screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT)) pygame.display.set_caption(«My Game») clock = pygame.time.Clock()

pygame.init() — это команда, которая запускает pygame. screen — окно программы, которое создается, когда мы задаем его размер в настройках. Дальше необходимо создать clock , чтобы убедиться, что игра работает с заданной частотой кадров.

Теперь необходимо создать игровой цикл:

# Цикл игры running = True while running: # Ввод процесса (события) # Обновление # Визуализация (сборка)

Игровой цикл — это цикл while , контролируемый переменной running . Если нужно завершить игру, необходимо всего лишь поменять значение running на False . В результате цикл завершится. Теперь можно заполнить каждый раздел базовым кодом.

Раздел рендеринга (отрисовки)

Начнем с раздела отрисовки. Персонажей пока нет, поэтому экран можно заполнить сплошным цветом. Чтобы сделать это, нужно разобраться, как компьютер обрабатывает цвета.

Таблица цветов RGB

Экраны компьютеров сделаны из пикселей, каждый из которых содержит 3 элемента: красный, зеленый и синий. Цвет пикселя определяется тем, как горит каждый из элементов:

Каждый из трех основных цветов может иметь значение от 0 (выключен) до 255 (включен на 100%), так что для каждого элемента есть 256 вариантов.

Узнать общее количество отображаемых компьютером цветов можно, умножив:

>>> 256 * 256 * 256 16,777,216

Теперь, зная, как работают цвета, можно задать их в начале программ:

# Цвета (R, G, B) BLACK = (0, 0, 0) WHITE = (255, 255, 255) RED = (255, 0, 0) GREEN = (0, 255, 0) BLUE = (0, 0, 255)

А после этого — заполнить весь экран.

# Рендеринг screen.fill(BLACK)

Но этого недостаточно. Дисплей компьютера работает не так. Изменить пиксель — значит передать команду видеокарте, чтобы она передала соответствующую команду экрану. По компьютерным меркам это очень медленный процесс.

Если нужно нарисовать на экране много всего, это займет много времени. Исправить это можно оригинальным способом, который называется — двойная буферизация. Звучит необычно, но вот что это такое.

Представьте, что у вас есть двусторонняя доска, которую можно поворачивать, показывая то одну, то вторую сторону. Одна будет дисплеем (то, что видит игрок), а вторая — оставаться скрытой, ее сможет «видеть» только компьютер. С каждым кадром рендеринг будет происходить на задней части доски. Когда отрисовка завершается, доска поворачивается и ее содержимое демонстрируется игроку.

А это значит, что процесс отрисовки происходит один раз за кадр, а не при добавлении каждого элемента.

В pygame это происходит автоматически. Нужно всего лишь сказать доске, чтобы она перевернулась, когда отрисовка завершена. Эта команда называется flip() :

# Рендеринг screen.fill(BLACK) # после отрисовки всего, переворачиваем экран pygame.display.flip()

Главное — сделать так, чтобы функция flip() была в конце. Если попытаться отрисовать что-то после поворота, это содержимое не отобразится на экране.

Раздел ввода (событий)

Игры еще нет, поэтому пока сложно сказать, какие кнопки или другие элементы управления понадобятся. Но нужно настроить одно важное событие. Если попытаться запустить программу сейчас, то станет понятно, что нет возможности закрыть окно. Нажать на крестик в верхнем углу недостаточно. Это тоже событие, и необходимо сообщить программе, чтобы она считала его и, соответственно, закрыла игру.

События происходят постоянно. Что, если игрок нажимает кнопку прыжка во время отрисовки? Это нельзя игнорировать, иначе игрок будет разочарован. Для этого pygame сохраняет все события, произошедшие с момента последнего кадра. Даже если игрок будет лупить по кнопкам, вы не пропустите ни одну из них.

Создается список, и с помощью цикла for можно пройтись по всем из них.

for event in pygame.event.get(): # проверить закрытие окна if event.type == pygame.QUIT: running = False

В pygame много событий, на которые он способен реагировать. pygame.QUIT — событие, которое стартует после нажатия крестика и передает значение False переменной running , в результате чего игровой цикл заканчивается.

Контроль FPS

Пока что нечего поместить в раздел Update (обновление), но нужно убедиться, что настройка FPS контролирует скорость игры. Это можно сделать следующим образом:

while running: # держим цикл на правильной скорости clock.tick(FPS)

Команда tick() просит pygame определить, сколько занимает цикл, а затем сделать паузу, чтобы цикл (целый кадр) длился нужно время. Если задать значение FPS 30, это значит, что длина одного кадра — 1/30, то есть 0,03 секунды. Если цикл кода (обновление, рендеринг и прочее) занимает 0,01 секунды, тогда pygame сделает паузу на 0,02 секунды.

Итог

Наконец, нужно убедиться, что когда игровой цикл завершается, окно игры закрывается. Для этого нужно поместить функцию pygame.quit() в конце кода. Финальный шаблон pygame будет выглядеть вот так:

# Pygame шаблон — скелет для нового проекта Pygame import pygame import random WIDTH = 360 HEIGHT = 480 FPS = 30 # Задаем цвета WHITE = (255, 255, 255) BLACK = (0, 0, 0) RED = (255, 0, 0) GREEN = (0, 255, 0) BLUE = (0, 0, 255) # Создаем игру и окно pygame.init() pygame.mixer.init() screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT)) pygame.display.set_caption(«My Game») clock = pygame.time.Clock() # Цикл игры running = True while running: # Держим цикл на правильной скорости clock.tick(FPS) # Ввод процесса (события) for event in pygame.event.get(): # check for closing window if event.type == pygame.QUIT: running = False # Обновление # Рендеринг screen.fill(BLACK) # После отрисовки всего, переворачиваем экран pygame.display.flip() pygame.quit()

Ура! У вас есть рабочий шаблон Pygame. Сохраните его в файле с понятным названием, например, pygame_template.py , чтобы можно было использовать его каждый раз при создании нового проекта pygame.

В следующем руководстве этот шаблон будет использован как отправная точка для изучения процесса отрисовки объектов на экране и их движения.

Источник: pythonru.com

Как начать писать игры

Путь в индустрию игровых разработок не близок. Эта статья призвана помочь понять с чего лучше начать это путешествие.

Вы только что закончили ваш первый курс по С++ и хотите начать делать игры. Кто-то указал вам на этот сайт и вы, возможно, поэкспериментировали немного с руководством. Вы изучили несколько лаконичных примеров, но не нашли руководства о том, как сделать целую игру. И на то есть причина.

Выбор проекта

Итак, с чем же начать? Проще ответить с чего начинать не стоит, а именно с больших проектов, типа полноценной 3D FPS, MMO или даже длинного платформера 16-битной эпохи. Самая распространенная ошибка начинающих разработчиков это начать с большого проекта основанного на Крутой Идее или взять проект, который кажется простым, и закончить с полузаконченной кучей спагетти-кода. Поначалу следует создавать небольшие проекты.

В ранних проектах ваша основная цель учеба, а не реализация Крутых Идей. Поддерживая проект небольшим, вы можете сфокусироваться на изучении новых техник, а не тратить кучу времени на управление кодом и рефакторинг.

Несмотря на то, что ваша Крутая Идея может быть офигительно офигенной, реальность индустрии разработки такова, что чем больше проект, тем больше вероятность совершить ошибку в архитектуре. И чем больше проект, тем дороже обходится эта ошибка. Помните историю Дедала и его сына Икара? Дедал создал крылья из воска и перьев для своего сына.

Он предупредил Икара не подлетать на них слишком близко к солнцу. Но Икар проигнорировал предупреждение и крылья расплавились, и тогда-то гравитация и настигла его.

Поэтому помните: не подлетайте слишком близко к солнцу на ваших новых программистких крыльях.

Принимая во внимание все выше написанное, вот пара советов с чего начать.

Графика и обработка событий

Если вы никогда не программировали ничего связанного с графикой или GUI, вам следует начать с чего то маленького, чтобы «обмочить ноги». Моим первым проектом были крестики-нолики, так что даже у меня было скромное начало. Пара идей для первого проекта:

Симулятор однорукого бандита
Black Jack
Крестики-нолики
Четыре в ряд

Цель вашего первого проекта перейти от консольной разработки к разработки событийных графических приложений. Он так же научит вас фундаментальным основам игровой логики и архитектуры. Я рекомендую что-нибудь пошаговое, потому что игры с движением это совсем другой зверь.

Старайтесь сохранять проект простым, чтобы вы могли его завершить и не потерять интерес на полпути, так никогда и не закончив игру. Важно довести игру до конца, потому что вы не учитесь процессу разработки, если у вас несколько недоделанных игр на жестком диске.

Есть один момент, на который я хочу указать тем, кто будет делать крестики-нолики или четыре в ряд. Не стоит сейчас сильно беспокоиться об искусственном интеллекте. Сделать игру только для двух игроков или для игры с компьютером, который делает случайные ходы вполне достаточно для начала.

Если до этого вы имели дело с графикой и обработкой событий и чувствуете себя комфортно в этой области, можете приступить прямиком к следующему шагу.

Синхронизация, движение, столкновения, анимация

Теперь, когда вы наигрались с графикой, пора заняться чем-нибудь в реальном времени. Вот пару предложений:

Duck Hunt
Pong
Space Invaders
Galaga
Тетрис

Здесь вы познакомитесь с движением, временем, анимацией, обнаружением столкновений, игровым циклом, вычислениями очков, побед и поражений и другими важными базовыми концепциями используемыми в каждой игре.

Duck Hunt и Pong — хорошие проекты для тех, кто уже имеет опыт в программировании графики и событий. В них есть простое обнаружение столкновений и все важные основы игр в реальном времени.

Space Invaders и Galaga — хороший выбор для второго/третьего проекта. В них есть уровни, поэтому вам нужно будет узнать как передвигаться от уровня к уровню, при помощи конечного автомата. Вы можете прочитать про конечные автоматы здесь(англ.). Игры в стиле «перестреляй их всех» так же требуют создать простые шаблоны поведения для врагов, что является шагом в сторону искусственного интеллекта.

Тетрис хорош для второго/третьего проекта. В нем совсем немного логики нужной для создания игры-головоломки. Это игра приличного размера, так что вам придется научиться разделять вашу программу на несколько исходных файлов, о чем вы можете больше прочитать здесь(англ.). Не недооценивайте Тетрис. Я недооценил и только посмотрите на это жуткое месиво в коде Lazy Blocks.

Переинженеринг

Типичная ошибка новичка это попытка сделать Самую Лучшую Игру Всех Времен, заканчивающаяся переинженерингом. То есть когда он пытается написать самую лучшую игру/движок и это все заканчивается тем, что используется только маленькая часть того что было понаписано.

Когда я был начинающим я переинженерил AI для крестиков-ноликов. Я хотел сделать игру с непобедимым AI. Мне удалось достигнуть этого, запрограммировав компьютер на знание всех возможных ловушек. Звучит круто не правда ли? Это заняло почти 40 000 тысяч строк в основном скопированного кода и месяц моего свободного времени.
Позже я выучил структуры данных и узнал про алгоритм Минимакс, который при меньшем размере кода не только делал нужное, но еще и делал это лучше.

Так что учитесь на моих ошибках и не будьте излишне амбициозны. Концентрируйтесь на обучении тому как делать игры, а не просто делайте их.

Планирование, анализ столкновений, физика, уровни, искусственный интеллект

Теперь, когда у вас за плечами две или три маленьких игры, пришло время сделать первый крупный проект.

До сих пор, вы, вероятно, программировали как придется. Это закончится на этом этапе. В реальном мире большинство процессов разработки завершается до того, как будет написана первая строчка кода. Ничто не может быть хуже, чем осознание того, что для того чтобы добавить в вашу игру то, что вы хотите, вам придется выкинуть весь написанный код, потому что вы не спланировали все заранее.

Теперь, когда у вас есть опыт создания игр, вы знаете из чего состоит процесс разработки. Теперь вы можете планировать игры, перед тем как начинать их делать.

Теперь про вашу следующую игру. Break Out и Puzzle Bobble хороши для третьего проекта, потому что они включают в себя продвинутое распознавание столкновений и физику. Физика важна, поскольку дает игре реалистичное ощущение. Даже в Super Mario Brothers есть ощущение гравитации и инерции. Бильярд отличный проект для тех, кто хочет напрячь извилины физикой.

В играх типа бильярда вам нужно не только обнаруживать столкновения, но и обрабатывать их в определенном порядке. Обработка столкновений разительно отличается от их обнаружения. Хотя создание бильярда или 2D платформера может показаться простым делом, анализ столкновений в правильном порядке — запутанный процесс, и не должен быть недооценен.

Платформеры, Action/Adventure, RPG, RTS, движки

Теперь, когда вы получили опыт создания хорошо спланированной игры, вы готовы к созданию Action/Adventure/Платформера. Это будет кульминация графики, движения, анимации, анализа/обнаружения столкновений, физики, AI, программной архитектуры и всего остального, что вы изучите к этому моменту. Тем кто более амбициозен, можно предложить сделать стратегию в реальном времени(RTS) или ролевую игру(RPG). Будьте осторожны, потому что RPG и RTS действительно огромные проекты.

RPG имеют сложную архитектуру и требуют много планирования. Вам нужно будет спланировать каждое оружие, броню, аксессуар, атаку, предмет, заклинание, призыв, врага, карту, босса, подземелье и т.д. до мельчайших подробностей. Это все должно работать слаженно, и, мягко говоря, это не самая простая задача. Так что если ваш дизайн-проект выглядит как сценарий или комикс, вам потребуется сделать еще много работы.

RTS также сложны архитектурно, а так же требуют много AI. Вам нужно будет делать поиск пути для юнитов, получение ими команд, разное поведение в зависимости от полученных команд. Если вы никогда до этого не делали AI, будет лучше начать с клона Pac Man’а для начала.

Вероятно вам впервые придется делать движок для вашей игры. Чего следует избегать, так это создания универсального движка. Создавая движок не пытайтесь сделать его подходящем для любой игры. Если ваша игра требует x, y и z, делайте движок который умеет x, y и z. Движки создают исходя из того что нужно для конкретной игры, а не из того что любой игре может потенциально понадобится.

Другая распространенная среди новичков ошибка — это попытка создать движок в качестве первого проекта. И обычно это универсальный движок. Вам не нужен движок с фантастической графикой для создания Pong’а или Space Invaders. Программируя, легко закопаться в деталях. Концентрируйтесь на общей картине и завершайте свои игры.

Сеть

Кажется все хотят сделать следующую большую MMO. Создание онлайн игр не то, во что можно быстро вникнуть. Я понял это когда попытался сделать онлайн покер сразу после завершения крестиков-ноликов.

Добавление сети значительно усложняет игру. Когда один игрок что-то делает, вы должны послать информацию об этом всем остальным. Это все равно что если бы ваша правая рука не знала о том, что делает левая. Так же вам придется выбирать между загрузкой сервера и тем что он может контролировать.

Чем больше делает серверная часть, тем меньше возможностей жульничать у клиента, но это также означает большую нагрузку на сервер. Для action и других игр с высоким темпом геймплея, вам придется беспокоится о сетевой задержке и потере пакетов.

Вам следует полностью закончить хотя бы одну хорошо спланированную игру, перед тем как пробовать делать сетевую игру. В качестве первого сетевого проекта, попробуйте сделать что-нибудь, что не критично к скорости. Например простой чат-сервер/клиент будет хорошей практикой. Так же можно вернуться к крестикам-ноликам/четырем в ряд и добавить в них возможность играть в по сети. Как вариант попробуйте сделать сетевую карточную или настольную игру.

После того как ваш первый сетевой проект готов, попробуйте сделать что-нибудь в реальном времени. В вашем первом сетевом приложении вы, вероятно, использовали TCP, чтобы быть уверенным в том, что данные которые вы принимаете доходят в том порядке, в котором вы их посылали.

Для игр в которых происходит много действий, задержки создаваемые TCP вероятно будут слишком велики, так что вам придется использовать UDP. UDP не гарантирует порядок доставки как и саму доставку вообще. Так как UDP не делает дополнительных проверок целостности он быстрее. Вам придется пожертвовать легкостью использования TCP, в обмен на скорость UDP и необходимость самостоятельной проверки целостности данных при создании игры.

3D игры

Перед тем как делать 3D игры, вам следует сделать хотя бы одну хорошо спланированную игру и иметь хорошее понимание трехмерной векторной математики, линейной и Ньютоновской физики. Тут вам придется иметь дело с вершинами, текстурами, освещением, тенями, опредением взаимодействия с объектами в трехмерном пространстве, загрузку моделей и прочими сложно звучащими вещами.

Хорошая новость в том, что если вы уже сделали 4 или 5 игр, вы уже знаете основы необходимые для создания игры. Вы уже хорошо знакомы с процессом разработки и знаете свои возможности как программиста. Неважно трехмерный шутер или двухмерный, он по прежнему шутер. 2D RPG или 3D RPG по прежнему RPG.

Не считайте это оправданием пропустить 2D и сразу перейти к 3D. Прежде чем научиться бегать, нужно научиться ходить.

Быстрый способ

Идите на местный рынок
Купите целую рыбину. Рекомендую взять лосося или треску, хотя и сом тоже подойдет. Форель, кстати, тоже довольно эффективна
Идите домой и включите компьютер
Запустите вашу любимую IDE
Теперь возьмите купленную рыбу и влупите себе по голове
Повторите пункт 5, пока мысли о быстром способе не покинут вас

Путешествие начинается

Выберите свой темп
Доделывайте игры до конца
Концентрируйтесь на обучение, а не просто на создании

Источник: habr.com