Pygame и разработка игр

Что такое Pygame

Pygame – это библиотека модулей для языка Python, созданная для разработки 2D игр. Также Pygame могут называть фреймворком. В программировании понятия "библиотека" и "фреймворк" несколько разные. Но когда дело касается классификации конкретного инструмента, не все так однозначно.

В любом случае, фреймворк является более мощным по-сравнению с библиотекой, он накладывает свою специфику на особенности программирования и сферу использования продукта. С точки зрения специфики Pygame – это фреймворк. Однако его сложно назвать "мощным инструментом". По своему объему и функционалу это скорее библиотека.

Также существует понятие "игрового движка" как программной среды для разработки игр. По своему назначению Pygame можно считать игровым движком. В то же время, с точки зрения классификации программного обеспечения, Pygame является API для Питона к API библиотеки SDL.

API – это интерфейс (в основном набор функций и классов) для прикладного (часто более высокоуровневого) программирования, который предоставляет, например, та или иная библиотека. SDL – это библиотека, которая работает с мультимедийными устройствами компьютера.

В этом смысле Pygame можно сравнить с Tkinter, который через свои функции и классы предоставляет Питону доступ к графической библиотеке Tk.

Официальный сайт: https://www.pygame.org (на август 2023 года сайт недоступен с российских IP)

Документация: https://www.pygame.org/docs/

Особенности разработки компьютерных игр

Игры событийно-ориентированны, также как любое приложение с графическим интерфейсом пользователя. Поэтому какие-никакие, но игры можно было бы писать с помощью Tkinter, в частности на его экземплярах холста. Но поскольку основное назначение библиотеки графического пользовательского интерфейса совсем другое, то пришлось бы изобретать велосипеды. В то время как библиотека, специально предназначенная для написания игр, уже содержит необходимые объекты, что упрощает разработку.

Например, чтобы определить, столкнулись ли два объекта, надо написать код, проверяющий совпадение координат. Это может быть непростой задачей, так как надо учесть области перекрытия, форму объектов и др. В то же время игровой движок может включать готовую функцию проверки коллизии (столкновения) с необходимыми опциями настройки.

При всем этом Pygame достаточно низкоуровневый игровой движок, если его можно так называть. Это значит, что многое в нем не остается за кадром, а дается программисту на доработку, вынуждает его понимать, как работают "шестеренки". Так в Pygame отсутствует эмуляция физических явлений. Если вам надо смоделировать движение с ускорением или по дуге, программируйте это сами, предварительно взяв из курса физики соответствующую формулу.

Игры относятся к мультимедийным приложениям. Однако, в отличие от других приложений этой группы, для них характерна сложная программная логика и нередко много математики, хотя достаточно простой, плюс эмуляция физических явлений. В играх программируется подобие искусственного интеллекта. В многопользовательской игре, хотя пользователи играют друг с другом, а не с ИИ, создаются виртуальные миры, существующие по законам, заложенным разработчиками.

В программном коде игры выделяют три основных логических блока:

1. Отслеживание событий, производимых пользователем и не только им.

2. Изменение состояний объектов, согласно произошедшим событиям.

3. Отображение объектов на экране, согласно их текущим состояниям.

Эти три этапа повторяются в цикле бесчисленное количество раз, пока игра запущена.

Место Pygame среди инструментов разработки игр

Популярна ли библиотека pygame, пишут ли на ней сложные игры? Хотя на Pygame есть востребованные игры, в подавляющем случае – нет. Для программирования под андроид и десктоп существуют более функциональные игровые движки.

Для создания двумерных браузерных игр инди-разработчики (от слова independent – независимый, здесь понимается как "одиночка", "не работающий в команде или на фирму") часто используют JavaScript и его игровые библиотеки, так как JS родной для веба язык. Хотя существуют проекты перевода с Python на JavaScript, а также запуска python-приложений на Android.

В чем тогда преимущество Pygame? Оно в легком обучении и быстрой разработке. Pygame – небольшая библиотека. Сам Python позволяет писать короткий и ясный код. Так что это хорошее начало, чтобы познакомиться с особенностями разработки игр. Более опытными программистами Pygame может использоваться для быстрого создания прототипа игры, чтобы посмотреть, как все будет работать. После этого программа переписывается на другом языке.

После Pygame жизнь разработчика игр на Питоне не заканчивается. Следует посмотреть в сторону Kivy (https://kivy.org). Это уже полноценный фреймворк, позволяющий писать на Python не только игровые приложения. В большей степени ориентирован для разработки под мобильные платформы.

Как установить Pygame

Pygame не входит в стандартную библиотеку Python, то есть не поставляется с установочным пакетом, а требует отдельной установки. В Ubuntu и родственных дистрибутивах его можно установить с помощью pip:

python3 -m pip install -U pygame --user

Если pip не установлен, предварительно выполняем команду:

sudo apt install python3-pip

Для Windows:

py -m pip install -U pygame --user

Дополнительную информацию по установке смотрите здесь: https://www.pygame.org/wiki/GettingStarted

Проверить, что все установилось нормально, можно так:

python3 -m pygame.examples.aliens

Для Windows вместо python3 надо писать py. Произойдет запуск игры aliens, включенной в модуль examples (примеры) библиотеки pygame.

Курс с примерами решений практических работ:
pdf-версия