Создаем 2D игру на Python с библиотекой Arcade
Мы продолжаем делится с вами интересными найденными вещами про питончик. Сегодня вот решили разобраться с 2D играми. Это, конечно, немного попроще, чем то, что проходят у нас на курсе «Разработчик Python», но не менее интересно это уж точно.
Python — выдающийся язык для начинающих изучать программирование. Он также идеально подходит тем, кто хочет “просто взять и сделать”, а не тратить кучу времени на шаблонный код. Arcade — библиотека Python для создания 2D игр, с низким порогом вхождения, но очень функциональная в опытных руках. В этом статье я объясню, как начать использовать Python и Arcade для программирования игр.
Я начал разрабатывать на Arcade после преподавания азов библиотеки PyGame студентам. Я очно преподавал PyGames в течение почти 10 лет, а также разработал ProgramArcadeGames.com для обучения онлайн. PyGames отличная, но в какой-то момент я понял, что устал тратить время на оправдание багов, которые никогда не фиксятся.
Меня беспокоило преподавание таких вещей, как событийный цикл, которым уже почти не пользовались. И был целый раздел, в котором я объяснял, почему y-координаты повернуты в противоположном направлении. PyGames обновлялась редко и базировалась на старой библиотеке SDL 1, а не чем-то более современном вроде OpenGL. На светлое будущее я не рассчитывал.
В моих мечтах была простая и мощная библиотека, которая бы использовала новые фичи Python 3, например, декораторы и тайп-хинтинг. Ей оказалась Arcade. Посмотрим, как начать ее использовать.
Установка
Arcade, как и многие другие пакеты, доступна на PyPi, а значит, можно установить Arcade при помощи команды pip (или pipenv). Если Python уже установлен, скорее всего можно просто открыть командную строку Windows и написать:
pip install arcadeА в Linux и MacOS:
pip3 install arcadeДля более детализированной инструкции по установке, почитайте документацию по установке Arcade.
Простой рисунок
Вы можете открыть окно и нарисовать простой рисунок всего несколькими строчками кода. В качестве примера, нарисуем смайлик, как на картинке ниже:
Скрипт ниже показывает, как это сделать, используя команды рисования Arcade. Заметьте, что вам не обязательно знать, как использовать классы или определять функции. Программирование с быстрым визуальным фидбеком — хороший старт для тех, кто только учится.
import arcade # Задать константы для размеров экрана SCREEN_WIDTH = 600 SCREEN_HEIGHT = 600 # Открыть окно. Задать заголовок и размеры окна (ширина и высота) arcade.open_window(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, "Drawing Example") # Задать белый цвет фона. # Для просмотра списка названий цветов прочитайте: # http://arcade.academy/arcade.color.html # Цвета также можно задавать в (красный, зеленый, синий) и # (красный, зеленый, синий, альфа) формате. arcade.set_background_color(arcade.color.WHITE) # Начать процесс рендера. Это нужно сделать до команд рисования arcade.start_render() # Нарисовать лицо x = 300 y = 300 radius = 200 arcade.draw_circle_filled(x, y, radius, arcade.color.YELLOW) # Нарисовать правый глаз x = 370 y = 350 radius = 20 arcade.draw_circle_filled(x, y, radius, arcade.color.BLACK) # Нарисовать левый глаз x = 230 y = 350 radius = 20 arcade.draw_circle_filled(x, y, radius, arcade.color.BLACK) # Нарисовать улыбку x = 300 y = 280 width = 120 height = 100 start_angle = 190 end_angle = 350 arcade.draw_arc_outline(x, y, width, height, arcade.color.BLACK, start_angle, end_angle, 10) # Завершить рисование и показать результат arcade.finish_render() # Держать окно открытым до тех пор, пока пользователь не нажмет кнопку “закрыть” arcade.run()Использование функций
Конечно, писать код в глобальном контексте — не лучший способ. К счастью, использование функций поможет улучшить ваш код. Ниже приведен пример того, как нарисовать елку в заданных координатах (x, y), используя функцию:
def draw_pine_tree(x, y): """ Эта функция рисует елку в указанном месте""" # Нарисовать треугольник поверх ствола. # Необходимы три x, y точки для рисования треугольника. arcade.draw_triangle_filled(x + 40, y, # Point 1 x, y - 100, # Point 2 x + 80, y - 100, # Point 3 arcade.color.DARK_GREEN) # Нарисовать ствол arcade.draw_lrtb_rectangle_filled(x + 30, x + 50, y - 100, y - 140, arcade.color.DARK_BROWN)Для полного примера, посмотрите рисунок с функциями.
Более опытные программисты знают, что современные программы сначала загружают графическую информацию на видеокарту, а затем просят ее отрисовать batch-файлом. Arcade это поддерживает. Индивидуальная отрисовка 10000 прямоугольников занимает 0.8 секунды. Отрисовка того же количества батником займет менее 0.001 секунды.
Класс Window
Большие программы обычно базируются на классе Window или используют декораторы. Это позволяет программисту писать код, контролирующий отрисовку, обновление и обработку входных данных пользователя. Ниже приведен шаблон для программы с Window-основой.
import arcade SCREEN_WIDTH = 800 SCREEN_HEIGHT = 600 class MyGame(arcade.Window): """ Главный класс приложения. """ def __init__(self, width, height): super().__init__(width, height) arcade.set_background_color(arcade.color.AMAZON) def setup(self): # Настроить игру здесь pass def on_draw(self): """ Отрендерить этот экран. """ arcade.start_render() # Здесь код рисунка def update(self, delta_time): """ Здесь вся игровая логика и логика перемещения.""" pass def main(): game = MyGame(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT) game.setup() arcade.run() if __name__ == "__main__": main() В классе Window есть несколько методов, которые ваши программы могут переопределять для обеспечения функциональности. Вот список тех, что используются чаще всего:
- on_draw: Весь код для отрисовки экрана находится здесь.
- update: Весь код для перемещения объектов и отработки игровой логики находится здесь. Вызывается примерно 60 раз в секунду.
- on_key_press: Обрабатывает события при нажатии кнопки, например, движение персонажа.
- on_key_release: Обрабатывает события при отпускании кнопки, например, остановка персонажа.
- on_mouse_motion: Вызывается каждый раз при движении мышки.
- on_mouse_press: Вызывается при нажатии кнопки мыши.
- set_viewport: Эта функция используется в скроллерах, когда мир значительно больше, чем то что видно на одном экране. Вызов set_viewport позволяет программисту задать ту часть экрана, которая будет видна.
Спрайты
Спрайты — простой способ создания 2D bitmap объектов в Arcade. В нем есть методы, позволяющие с легкостью рисовать, перемещать и анимировать спрайты. Также можно использовать спрайты для отслеживания коллизий между объектами.
Создание спрайта
Создать инстанс Sprite класса Arcade очень легко. Программисту необходимо только название файла изображения, на котором будет основываться спрайт, и, опционально, число раз для увеличения или уменьшения изображения. Например:
SPRITE_SCALING_COIN = 0.2 coin = arcade.Sprite("coin_01.png", SPRITE_SCALING_COIN)Этот код создает спрайт, используя изображение coin_01.png. Картинка уменьшится до 20% от исходной.
Список спрайтов
Спрайты обычно организуются в списки. Они помогают упростить их управление. Спрайты в списке будут использовать OpenGl для групповой batch-отрисовки. Нижеприведенный код настраивает игру, где есть игрок и множество монет, которые игрок должен собрать. Мы используем два списка — один для игрока и один для монеток.
def setup(self): """ Настроить игру и инициализировать переменные. """ # Создать список спрайтов self.player_list = arcade.SpriteList() self.coin_list = arcade.SpriteList() # Счет self.score = 0 # Задать игрока и # Его изображение из kenney.nl self.player_sprite = arcade.Sprite("images/character.png", SPRITE_SCALING_PLAYER) self.player_sprite.center_x = 50 # Стартовая позиция self.player_sprite.center_y = 50 self.player_list.append(self.player_sprite) # Создать монетки for i in range(COIN_COUNT): # Создать инстанс монеток # и их изображение из kenney.nl coin = arcade.Sprite("images/coin_01.png", SPRITE_SCALING_COIN) # Задать положение монеток coin.center_x = random.randrange(SCREEN_WIDTH) coin.center_y = random.randrange(SCREEN_HEIGHT) # Добавить монетку к списку self.coin_list.append(coin)Мы с легкостью можем отрисовать все монетки в списке монеток:
def on_draw(self): """ Нарисовать все """ arcade.start_render() self.coin_list.draw() self.player_list.draw()Отслеживание коллизий спрайтов
Функция check_for_collision_with_list позволяет увидеть, если спрайт наталкивается на другой спрайт из списка. Используем ее, чтобы увидеть все монетки, с которыми пересекается спрайт игрока. Применив простой for- цикл, можно избавиться от монетки в игре и увеличить счет.
def update(self, delta_time): # Сгенерировать список всех спрайтов монеток, которые пересекаются с игроком. coins_hit_list = arcade.check_for_collision_with_list(self.player_sprite, self.coin_list) # Пройтись циклом через все пересекаемые спрайты, удаляя их и увеличивая счет. for coin in coins_hit_list: coin.kill() self.score += 1С полным примером можно ознакомиться в collect_coins.py.
Игровая физика
Во многих играх есть физика в том или ином виде. Самые простое, например, что top-down игры не позволяют игроку проходить сквозь стены. Платформеры добавляют сложности с гравитацией и движущимися платформами. Некоторые игры используют полноценные физические 2D движки с массами, трением, пружинами и тд.
Top-down игры
Для простых игр с видом сверху программе на Arcade необходим список стен (или чего-то подобного), через которые игрок не сможет проходить. Обычно я называю это wall_list. Затем создается физический движок в установочном коде класса Window:
self.physics_engine = arcade.PhysicsEngineSimple(self.player_sprite, self.wall_list)player_sprite получает вектор движения с двумя атрибутами change_x и change_y. Просто пример использования — перемещение игрока с помощью клавиатуры.
MOVEMENT_SPEED = 5 def on_key_press(self, key, modifiers): """Вызывается при нажатии пользователем клавиши""" if key == arcade.key.UP: self.player_sprite.change_y = MOVEMENT_SPEED elif key == arcade.key.DOWN: self.player_sprite.change_y = -MOVEMENT_SPEED elif key == arcade.key.LEFT: self.player_sprite.change_x = -MOVEMENT_SPEED elif key == arcade.key.RIGHT: self.player_sprite.change_x = MOVEMENT_SPEED def on_key_release(self, key, modifiers): """Вызывается, когда пользователь отпускает клавишу""" if key == arcade.key.UP or key == arcade.key.DOWN: self.player_sprite.change_y = 0 elif key == arcade.key.LEFT or key == arcade.key.RIGHT: self.player_sprite.change_x = 0Несмотря на то что этот код задает скорость игрока, он его не перемещает. Метод update в классе Window вызывает physics_engine.update(), что заставит игрока двигаться, но не через стены.
def update(self, delta_time): """ Передвижение и игровая логика """ self.physics_engine.update()Пример полностью можно посмотреть в sprite_move_walls.py.
Платформеры
Переход к платформеру с видом сбоку достаточно прост. Программисту необходимо переключить физический движок на PhysicsEnginePlatformer и добавить гравитационную константу.
self.physics_engine = arcade.PhysicsEnginePlatformer(self.player_sprite, self.wall_list, gravity_constant=GRAVITY)Для добавления тайлов и блоков, из которых будет состоять уровень, можно использовать программу вроде Tiled.
Учитесь на примере
Учиться на примере — один из лучших методов. В библиотеке Arcade есть большой список образцов программ, на которые можно ориентироваться при создании игры. Эти примеры раскрывают концепты игр, о которых спрашивали мои онлайн и оффлайн студенты в течение нескольких лет.
Запускать демки при установленной Arcade совсем не сложно. В начале программы каждого примера есть комментарий с командой, которую нужно ввести в командную строку для запуска этого примера. Например:
python -m arcade.examples.sprite_moving_platformsКак всегда ждём ваши комментарии и вопросы, которые можно оставить тут или зайти к Стасу на день открытых дверей.
Показать чувствительность мышки (DPI)
Как в Линуксе показать (или рассчитать) чувствительность мышки?
У меня следующая модель:
Bus 003 Device 008: ID 046d:c062 Logitech, Inc. M-UAS144 [LS1 Laser Mouse]В сети я, к сожалению, не нашел инфу.
Хочу сравнить мышки по юзабилити в плане DPI.
forest22 ★
21.10.17 13:09:37 MSK
Попробуй что-нибудь из этого. Могу ошибаться.
/usr/sbin/hwinfo --mousexinput --list-props
sudo apt install python-pip sudo pip install rivalcfg rivalcfg -lult ★
( 21.10.17 13:41:34 MSK )
Ответ на: комментарий от ult 21.10.17 13:41:34 MSK
Пока без успеха.
forest22 ★
( 21.10.17 14:02:05 MSK ) автор топика
Знаю, как узнать/настроить refresh/polling rate в герцах: https://gitlab.com/iankelling/evhz. Задается через параметр ядра usbhid.mousepoll. Но это немного другое.
На счет DPI не знаю. Нужен специфический софт/драйвер для конкретной мыши. В системе оно задается обычно через настройки мыши с «ползунками» скорости, чувствительности и т.д.
Ну а если тебе просто надо:
Хочу сравнить мышки по юзабилити в плане DPI
то смотри в инете их технические характеристики. Как-то так.
Gonzo ★★★★★
( 21.10.17 16:28:37 MSK )
Ответ на: комментарий от ult 21.10.17 13:41:34 MSK
Он вроде только для SteelSeries Rival мышей, как razercfg — для Razer девайсов. Слишком специфично и вряд ли будет работать.
Gonzo ★★★★★
( 21.10.17 16:32:24 MSK )
Ответ на: комментарий от Gonzo 21.10.17 16:32:24 MSK
Именно на эту мышку (Logitech) не могу найти. Разные сведения. Пишут «5000» и «1100». Конечно, скорее 1100.
Как отслеживать события мыши в Python?
Каким образом отслеживать события мыши в python? Вообще говоря интересует библиотека pynput c его mouse.Listner , но это не принципиально. Причём, интересует не только ЛКМ, ПКМ и колёсико, но и дополнительные клавиши, присутствующие на мышке. P.S. keyboard.Listner слушает именно клавиатуру. Он не работает с мышью, проверено.
Отслеживать
2,520 1 1 золотой знак 16 16 серебряных знаков 30 30 бронзовых знаков
задан 6 июл 2017 в 7:27
778 1 1 золотой знак 13 13 серебряных знаков 32 32 бронзовых знака
Возможный дубликат вопроса: Слушатель клавиши Python
6 июл 2017 в 7:31
@IgorSergeevich тот вопрос о клавиатуре. Он не работает с мышью.
6 июл 2017 в 7:32
Внимательног посмотрите ответ — можно слушать события мыши
6 июл 2017 в 7:33
@IgorSergeevich да, я видел. Пробовал, но реакции на клики не последовало никакой.
6 июл 2017 в 7:34
1 ответ 1
Сортировка: Сброс на вариант по умолчанию
В документациии есть пример:
from pynput import mouse def on_move(x, y): print('Pointer moved to '.format( (x, y))) def on_click(x, y, button, pressed): print(' at '.format( 'Pressed' if pressed else 'Released', (x, y))) if not pressed: # Stop listener return False def on_scroll(x, y, dx, dy): print('Scrolled at '.format( 'down' if dy < 0 else 'up', (x, y))) # Collect events until released with mouse.Listener( on_move=on_move, on_click=on_click, on_scroll=on_scroll) as listener: listener.join() Отслеживать
ответ дан 6 июл 2017 в 12:22
nick_gabpe nick_gabpe
3,923 4 4 золотых знака 21 21 серебряный знак 37 37 бронзовых знаков
- python
- windows
- python-3.x
-
Важное на Мете
Связанные
Похожие
Подписаться на ленту
Лента вопроса
Для подписки на ленту скопируйте и вставьте эту ссылку в вашу программу для чтения RSS.
Дизайн сайта / логотип © 2024 Stack Exchange Inc; пользовательские материалы лицензированы в соответствии с CC BY-SA . rev 2024.1.3.2953
Нажимая «Принять все файлы cookie» вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Получаем изображение с оптического сенсора комьютерной мыши с помощью Arduino
Для решения одной из задач мне потребовалось программно получать и обрабатывать изображения небольшого участка поверхности бумаги с очень близкого расстояния. Не получив достойного качества при использовании обычной USB камеры и уже на пол пути в магазин за электронным микроскопом, я вспомнил одну из лекций, на которой нам рассказывали как устроены различные девайсы, в том числе и компьютерная мышка.
Подготовка и немного теории
В подробности принципа работы современной оптической мыши я вдаваться не буду, очень подробно об этом написано вот тут (рекомендую прочитать для общего развития).
Погуглив информацию по этой теме и разобрав старую PS/2 мышку Logitech, я увидел знакомую по статьям из интернета картину.
Не очень сложная схема «мышей первого поколения», оптический сенсор по центру и чип интерфейса PS/2 чуть выше. Попавшийся мне оптический сенсор является аналогом «популярных» моделей ADNS2610/ADNS2620/PAN3101. Я думаю, они и их аналоги были массово произведены на одном и том же китайском заводе, получив на выходе разную маркировку. Документация на него нашлась очень легко, даже вместе с различными примерами кода.
Документация гласит, что этот сенсор до 1500 раз в секунду получает изображение поверхности размером 18x18 точек (разрешение 400cpi), запоминает его и с помощью алгоритмов сравнения изображений вычисляет смещение по координатам Х и Y, относительно предыдущей позиции.
Реализация
Для «общения с сенсором» я использовал популярную вычислительную платформу Arduino, а припаяться решил прямо к ножкам чипа.
Подключаем 5V и GND к соответствующим выходам Arduino, а ножки сенсора SDIO и SCLK к цифровым пинам 8 и 9.
Для получения смещения по координатам нужно прочитать значение регистра чипа по адресу 0x02 (X) и 0x03 (Y), а для дампа картинки нужно, сначала записать значение 0x2A по адресу 0x08, а потом 18x18 раз его прочитать оттуда же. Это и будет последнее «запомненное» значение матрицы яркости изображения с оптического сенсора.
Как я реализовал это на Arduino можно посмотреть тут: http://pastebin.com/YpRGbzAS (всего ~100 строк кода).
А для получения и отображения картинки была написана программа на Processing.
Результат
После небольшого «допиливания» программы для своего проекта, я смог получать картинку прямо с оптического сенсора и производить над ней все необходимые вычисления.
Можно заметить текстуру поверхности (бумага) и даже отдельные буквы на ней. Следует отметить, что такое четкое качество картинки получается из-за того, что разработчики этой модели мыши добавили в конструкцию специальную стеклянную подставку с небольшой линзой прямо под сенсором.
Если начать приподнимать мышку над поверхностью даже на пару миллиметров, четкость сразу пропадает.
Если вы вдруг захотите повторить это дома, для нахождения мышки с аналогичным сенсором рекомендую искать старые девайсы с интерфейсом PS/2.
Заключение
Хотя получаемое изображение и не очень большое, этого вполне хватило для решения моей задачи (сканнер штрих кода). Получилось очень даже экономично и быстро (мышка за ~100р + Arduino + пару дней на написание кода).
Оставлю ссылки на материалы, которые мне очень пригодились для решения этой задачи. Это реально было не сложно и делалось с большим удовольствием. Сейчас я ищу информацию о чипах более дорогих моделей современных мышек для получения качественных изображений с большим разрешением. Возможно, мне даже удастся собрать что-то вроде микроскопа (качество изображений с текущего сенсора для этого явно не подходит). Спасибо за внимание!