Lekce 6 - Skákačka v Pygame - Plánujeme hru

V minulé lekci, Pygame - Pong - Logika stavů hry a dokončení, jsme programovali logiku jednotlivých stavů hry a dokončili tak hru Pong.

V následujícím tutoriálu Pygame zahájíme větší projekt. Ukážeme si postupně, jak naprogramovat první pořádnou hru pomocí knihovny Pygame - Skákačku. V této lekci se zaměříme na složkovou strukturu a herní smyčku. Hra bude vypadat následovně:

Plánujeme Skákačku v Pygame

Před každým velkým projektem je nejprve potřeba ujasnit si naše představy o něm. Nejprve si tedy rozebereme, co vlastně definuje takovou „pořádnou“ hru:

• herní engine, co řídí celou hru,
• grafické objekty jako je zeď nebo figurka hráče, schopné detekovat kolize s jinými objekty, či pohybovat se,
• různě obtížné levely,
• hudba v pozadí.

Nyní zkusíme propojit tuto představu s tím, co již známe z předchozích lekcí. Pod herním enginem si můžeme představit objekt typu Game. Ten bude obsahovat herní smyčku, která bude operovat s Pygame `eventy. Se zvukem jsme již také pracovali. V knihovně `Pygame s ním operuje modul pygame.mixer a jeho podtřída pygame.mixer.Sound, kterým musíme předat zdrojový soubor zvuku. Co přidáme nově, budou grafické objekty a levely.

Grafika

Grafické objekty jsou v lecčem podobné zvukům. V Pygame je sice nereprezentuje samotná třída, avšak stejně jako u pygame.mixer.Sound je k jejich operování potřeba ta grafická část – obrázek v paměti. Protože je budeme muset ovládat sami, zaslouží si vlastní třídu. Nejlépe jednu pro obrázky obecně a pak pro každý typ jednu podtřídu, která bude dědit z třídy sobě nadřazené.

Levely

Co se levelů týče, ty si také budeme muset uložit externě mimo kód. Aby se nám jednotlivé úrovně dobře vymýšlely, hodilo by se je mít graficky. Jenže to by se zase hodně špatně četlo počítači. Zvolme proto kompromis a zpracujme je jako text. Zavedeme klíčová slova/znaky pro jednotlivé objekty, ze kterých se bude skládat daná herní plocha. K přenosu tohoto typu dat se momentálně používají tři formáty.

CSV a XML

CSV je zkratka z anglického comma separated values, neboli čárkami oddělené hodnoty. Název je v tomto případě velmi výstižný: čárkami oddělené hodnoty jsou totiž zhruba vše, co v tomto formátu najdeme. Kdybychom si tedy chtěli uložit náš level, vypadalo by to například takto: zeď, hráč, vzduch, vzduch, cíl.

No dobrá, ale co kdybychom chtěli víceřádkové levely? A jak bychom úrovně vůbec odlišili od sebe? CSV je skvělé, když potřebujeme přenášet obrovské množství dat, protože jediné, co obsahuje, jsou data samotná. To se nám ale příliš nehodí.

Naproti tomu XML tohle má vyřešené pěkně. Používá totiž hierarchickou strukturu podobnou HTML. Díky tomu však znatelně narůstá objem dat. Už jen pro uložení jednoho prvku bychom potřebovali tři „slova“: počáteční tag, vlastní prvek a koncový tag. My však nebudeme potřebovat tolik hierarchických oddílů, aby se nám XML vyplatilo. Takže co s tím?

JSON

JSON je formát, který kombinuje přednosti jak CSV tak XML – má dobře vyvinutou hierarchii a není tak paměťově rozsáhlý. Nabízí se otázka, proč se tedy nepoužívá jenom JSON. Je to proto, že obě z těchto výhod dělá o něco hůře než původní formáty. Pro naše účely je však JSON ideálním kompromisem. Data totiž řadí do struktur podobných slovníkům a seznamům v Pythonu. To nám výrazně usnadní vytváření jejich alternativ v programu.

Logování

Formáty všeho máme rozhodnuty, zbývá tedy už jen poslední krok do začátku programování. Pouštíme se do velikého projektu a v těch je občas složité se vyznat. Proto do našeho kódu zahrneme i knihovnu logging. Ta umožňuje programu poslat upozornění, že nastala určitá situace. Ta bývá obvykle popsána, přičemž tento popis může obsahovat i hodnoty proměnných. Navíc tato knihovna umožňuje zavést samostatný soubor, kam se tyto zprávy budou ukládat, či rozlišit důležitost a úroveň hlášení.

Struktura

Pojďme si tedy připravit strukturu našeho kódu. Vytvoříme si složku našeho projektu a pojmenujeme ji Skakacka/. V ní vytvoříme soubor main.py, který bude první, co se spustí. Pro další kód přidáme podsložky engine/ a game_scr/, kde budou zdroje objektů hry, a res/ (zkratka z resources), kam budeme ukládat všechny nekódové části naší hry – obrázky, zvuky, nebo i fonty. Podle těchto zdrojů vytvoříme i podsložky v res/: fonts/, imgs/, sounds/ a music/. Rozlišíme tak zároveň i zvuky, jenž se přehrají jednou při nějaké akci (sounds) a hudbu, co bude hrát v pozadí (music).

Herní smyčka

Nyní už se můžeme vrhnout na samotné programování. V složce engine/ vytvoříme soubor game.py. Zde bude hlavní část celého programu – třída Game. Naimportujeme sem tedy knihovnu Pygame a vytvoříme zatím prázdnou třídu Game. V jejím konstruktoru zároveň zinicializujeme samotnou instanci pygame:

import pygame

class Game:
    def __init__(self):
        pygame.init()

Do konstruktoru také přidáme parametr self._is_running, který zde nastavíme na True. Protože tento parametr by se měl ovlivňovat pouze skrz metody třídy (jelikož má podtržítko na začátku názvu – v Pythonu nám to sice nikdo nezakáže, ale je to programátorská konvence), odpovídající metodu musíme vytvořit. Vzhledem k tomu, že self._is_running nám říká, jestli hra běží nebo ne, naši metodu pojmenujeme end(), aby bylo jasné, že naši hru ukončuje:

class Game:
    def __init__(self):
        self._running = True
        pygame.init()

    def end(self):
        self._running = False

Poslední metoda, kterou si v této lekci vytvoříme, bude run(). Jak už název napovídá, v této metodě poběží samotná hra. Bude se zde tedy nacházet naše stará známá herní smyčka. Ta jako obvykle poběží, dokud bude self._is_running rovno True a pro každý průchod smyčkou načte seznam vygenerovaných eventů. Pokud jeden z nich bude pygame.QUIT, pak zavolá self.end() a zavře pygame:

class Game:
    def __init__(self):
        self._running = True
        pygame.init()

    def end(self):
        self._running = False

    def run(self) -> None:
        while self._running:
            for event in pygame.event.get():
                if event.type == pygame.QUIT:
                    self.end()
        pygame.quit()

Pokud bychom si teď vytvořili instanci Game a zavolali na ní metodu run(), dojdeme k zajímavému závěru: nic se nestane To proto, že knihovna pygame se pouze úspěšně zinicializovala a nic jiného podle programu dělat neměla. Abychom se však ujistili, že vše děláme správně, vytvoříme si ještě okno, které na nás po začátku hry vyskočí. Do konstruktoru třídy Game přidáme tedy self.display: pygame.Surface = pygame.display.set_mode((600, 600)) a do naší smyčky pod for cyklus přidáme pygame.display.flip(). Celý program tedy momentálně vypadá takto:

import pygame

class Game:
    def __init__(self):
        self._running = True
        pygame.init()
        self.display: pygame.Surface = pygame.display.set_mode((600, 600))

    def end(self):
        self._running = False

    def run(self) -> None:
        while self._running:
            for event in pygame.event.get():
                if event.type == pygame.QUIT:
                    self.end()
            pygame.display.flip()
        pygame.quit()

game = Game()
game.run()

Tento program po spuštění vytvoří černé okno, které budeme moct zavřít. Příště se ve tvorbě naší hry zase posuneme o kus dál. Zdrojový kód včetně adresářové struktury Skákačky najdete na konci lekce.

V další lekci Skákačka v Pygame - Logging zjistíme, jak si udržet přehled o průběhu projektu naší Skákačky pomocí knihovny logging.

Měl jsi s čímkoli problém? Stáhni si vzorovou aplikaci níže a porovnej ji se svým projektem, chybu tak snadno najdeš.