【python游戏编程之旅】第四篇---pygame中加载位图与常用的数学函数。

本系列博客介绍以python+pygame库进行小游戏的开发。有写的不对之处还望各位海涵。

在上一篇博客中，我们学习了pygame事件与设备轮询。http://www.cnblogs.com/msxh/p/4979380.html

这次我们来一起了解一下如何在pygame中加载位图，以及pygame中一些常用的数学函数。

 本篇博客中素材链接：传送门 （时间太久了，后补的资源，超人素材找不到了，用飞船替代了。）

一、pygame中常用的数学函数

首先介绍两个角度和弧度转换的函数：

math.degress()和math.radians(),用法很简单，只要将数值传进去然后接收返回值就可以了。

math.cos(angle),math.sin(angle),这里的angle使用的是弧度表示的，因此需要先使用math.radians()，将角度转换为弧度然后再传参。

如果要获取当前时间，我们需要使用datetime模块。

首先从datetime导入date和time：

from datetime import datetime, date, time

使用datetime.today()函数可以获取当前的日期和事件：

today = datetime.today()

today变量里面包含了很多信息，如果我们直接将其打印出来：

print today
2015-11-24 17:00:23.162000

这样很不方便我们使用，所以需要对其进行进一步的拆分：

today.date()
datetime.date(2015, 11, 24)

today.time()
datetime.time(17, 0, 23, 162000)

如果只需要当前时间而不需要当前日期的话，可以直接使用datetime.today().time()函数：

Time = datetime.today().time()

Time有很多属性，Time.hour Time.minute Time.second  Time.microsecond,看名字就知道是什么了。

二、pygame中加载位图、绘制位图

通常，游戏中需要加载大量的位图，pygame中自带了一些类和函数可以帮助我们轻松的搞定位图加载和绘制。

screen = pygame.display.set_mode

上面的代码，我们在前几期的博客中已经使用过很多次了，实际上pygame.display.set_mode（）这个函数会返回一个Surface对象，他是位图的一种。

实例中需要的一些素材可以到这里下载：http://yunpan.cn/cLI5cDKQU8sYG  访问密码 c83a

1.加载位图

在pygame中可以使用pygame.image.load（）函数来加载位图。（支持jpg,png,gif,bmp,pcx,tif,tga等多种图片格式）。

现在让我们来加载一个位图试试：

space = pygame.image.load("space.png").convert_alpha()

convert_alpha()方法会使用透明的方法绘制前景对象，因此在加载一个有alpha通道的素材时（比如PNG TGA），需要使用convert_alpha()方法，当然普通的图片也是可以使用这个方法的，用了也不会有什么副作用。

2.绘制位图

Surface对象有一个名为blit（）的方法，它可以绘制位图

screen.blit(space, (0,0))

第一个参数是加载完成的位图，第二个参数是绘制的起始坐标。我们来看一下完整的程序和效果：

import sys, random, math, pygame
from pygame.locals import *

pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode((800,600))
pygame.display.set_caption("星空")
font = pygame.font.Font(None, 18)

space = pygame.image.load("space.png").convert_alpha()

while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
    keys = pygame.key.get_pressed()
    if keys[K_ESCAPE]:
        sys.exit()
    screen.blit(space, (0,0))
    
    pygame.display.update()

 额，其实我想用一个绕着地球飞的超人小程序，来讲解一下pygame中的位图。星空已经加载上了，下面加载并绘制一个地球。

为了让地球可以在夜空的中间绘制，还得多写几段代码。

planet = pygame.image.load("earth.png").convert_alpha()
#获取位图的宽和高
width,height = planet.get_size()
#在屏幕的中间绘制地球
screen.blit(planet, (400-width/2,300-height/2))

get_size()可以获取位图的宽度和高度，然后利用他们就可以在确定在屏幕的中间绘制地球了。

最后该绘制我们的超人了。添加代码：

superman = pygame.image.load("superman.png").convert_alpha()
screen.blit(superman,(30,30))

但是超人图像看起来好大啊，画面比例有点不协调，还需要把超人缩小一点。

这里使用pygame.transform 这个模块可以满足我们的需求，这个模块包含了比如缩放，翻转等一些非常有用的函数。

pygame.transform.scale()这是一个快速的缩放函数，可以快速缩放一个图像，但是如果你试过以后就会发现他并不是那么的理想，像素看起来会很密集，有点怪怪的。

幸好它有一个名为pygame.transform.smoothscale()的变体，这个函数通过复杂的计算产生比较平滑的图像，当然它的运行耗时大于快速缩放函数。

superman = pygame.transform.smoothscale(superman,(width//2,height//2))

好了，现在我们该考虑如何让超人绕着地球旋转了。

import sys, random, math, pygame
from pygame.locals import *

class Point(object):
    def __init__(self, x, y):
        self.__x = x
        self.__y = y

    #X property
    def getx(self): return self.__x
    def setx(self, x): self.__x = x
    x = property(getx, setx)

    #Y property
    def gety(self): return self.__y
    def sety(self, y): self.__y = y
    y = property(gety, sety)

def wrap_angle(angle):
    return angle % 360

radius = 250
angle = 0.0
pos = Point(0,0)
old_pos = Point(0,0)

pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode((800,600))
pygame.display.set_caption("星空")
font = pygame.font.Font(None, 18)

space = pygame.image.load("space.png").convert_alpha()
planet = pygame.image.load("earth.png").convert_alpha()
superman = pygame.image.load("superman.png").convert_alpha()
width,height = superman.get_size()
superman = pygame.transform.smoothscale(superman,(width//2,height//2))


while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
    keys = pygame.key.get_pressed()
    if keys[K_ESCAPE]:
        sys.exit()
        
    screen.blit(space, (0,0))

    angle = wrap_angle(angle - 0.1)
    pos.x = math.sin( math.radians(angle) ) * radius
    pos.y = math.cos( math.radians(angle) ) * radius
    
    #获取位图的宽和高
    width,height = planet.get_size()
    #在屏幕的中间绘制地球
    screen.blit(planet, (400-width/2,300-height/2))
    width,height = superman.get_size()
    screen.blit(superman,(400+pos.x-width//2,300+pos.y-height//2))
    pygame.display.update()

在这里，定义了一个point类，方便我们表示图像的坐标，然后分别实现了set 和get方法，很简单的，看代码就可以理解了。

然后又定义了一个wrap_angle(angle)函数。他会返回一个0~360之间的角度。

运行看一下，超人可以绕着地球旋转了，但是看起来比较僵硬，最好让他自己也能旋转，指向他移动的方向，以便让画面柔和一些。

这里我们需要math.atan2()这个函数，它用于计算反正切函数，需要传递两个参数：delta_x,delta_y。delta_x,delta_y表示两个坐标x，y之间的距离

工作流程是这样的：先记录飞船的最近位置，然后使用当前位置和最近位置调用atan2函数，然后再给atan2函数的返回值加上180.

我们还需要一个函数是pygame.transform.rotate()，没错，它可以用来旋转位图，需要传两个参数：图像，旋转角度。

import sys, random, math, pygame
from pygame.locals import *

class Point(object):
    def __init__(self, x, y):
        self.__x = x
        self.__y = y

    def getx(self): return self.__x
    def setx(self, x): self.__x = x
    x = property(getx, setx)

    def gety(self): return self.__y
    def sety(self, y): self.__y = y
    y = property(gety, sety)

def wrap_angle(angle):
    return angle % 360

radius = 250
angle = 0.0
pos = Point(0,0)
old_pos = Point(0,0)

pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode((800,600))
pygame.display.set_caption("星空")
font = pygame.font.Font(None, 18)

space = pygame.image.load("space.png").convert_alpha()
planet = pygame.image.load("earth.png").convert_alpha()
superman = pygame.image.load("superman.png").convert_alpha()
width,height = superman.get_size()
superman = pygame.transform.smoothscale(superman,(width//2,height//2))


while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
    keys = pygame.key.get_pressed()
    if keys[K_ESCAPE]:
        sys.exit()
        
    screen.blit(space, (0,0))

    angle = wrap_angle(angle - 0.1)
    pos.x = math.sin( math.radians(angle) ) * radius
    pos.y = math.cos( math.radians(angle) ) * radius
    
    #获取位图的宽和高
    width,height = planet.get_size()
    #在屏幕的中间绘制地球
    screen.blit(planet, (400-width/2,300-height/2))
    #旋转超人
    delta_x = ( pos.x - old_pos.x )
    delta_y = ( pos.y - old_pos.y )
    rangle = math.atan2(delta_y, delta_x)
    rangled = wrap_angle( -math.degrees(rangle) )
    superman_rotate = pygame.transform.rotate(superman, rangled)
    #绘制超人
    width,height = superman_rotate.get_size()
    screen.blit(superman_rotate,(400+pos.x-width//2,300+pos.y-height//2))
    pygame.display.update()

    old_pos.x = pos.x
    old_pos.y = pos.y

运行一下，现在超人可以非常满意的绕着地球旋转了，效果看起来还是不错的。

下个博客我们将一起开发一个小游戏，巩固之前学到的知识。