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ChatGPTによるプログラミング学習０４

ふーみん

pygameを使ってみた

１．はじめに

pygameは今までもゲーム作成のメインのモジュールとして使って来ました。その経験はあるのですが、今回も最初からという気持ちでサンプルゲームをお願いしたら、チュートリアルをやりなさいというアドバイスをもらったので、今回はチュートリアルのサンプルを実行してみました。

公式ドキュメントは次です。

今回使ったのはこちらです。

２．簡単なサンプルをやってみました

最初の質問
import pygame

# 初期化
pygame.init()

# 画面の大きさ
screen_width = 640
screen_height = 480

# 画面を作成
screen = pygame.display.set_mode((screen_width, screen_height))

# タイトルを設定
pygame.display.set_caption("My Pygame Window")

# 色の定義
red = (255, 0, 0)

# ゲームループ
running = True
while running:
    # イベント処理
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False

    # 画面を赤で塗りつぶす
    screen.fill(red)

    # 四角形を描画する
    pygame.draw.rect(screen, (0, 0, 0), (50, 50, 100, 100))

    # 画面を更新
    pygame.display.flip()

# 終了処理
pygame.quit()

一つ一つにコメントが付いていて、それなりにそれなりに雰囲気はわかるかと思います。一つ一つは英語の並びですので、わからなければChatGTPに聞いてください

実行結果は下のようになります。ChatGTPがいった通りのものができていますね
これだけだと面白くないので、次にお願いをします。
import pygame

# 初期化
pygame.init()

# 画面の大きさ
screen_width = 640
screen_height = 480

# 画面を作成
screen = pygame.display.set_mode((screen_width, screen_height))

# タイトルを設定
pygame.display.set_caption("My Pygame Window")

# 色の定義
white = (255, 255, 255)
red = (255, 0, 0)

# 四角形の初期位置と速度
rect_x = 50
rect_y = 50
rect_speed = 5

# ゲームループ
running = True
while running:
    # イベント処理
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False

    # 画面を白で塗りつぶす
    screen.fill(white)

    # 四角形を描画する
    pygame.draw.rect(screen, red, (rect_x, rect_y, 100, 100))

    # 四角形の位置を更新
    rect_x += rect_speed

    # 壁に当たった場合の処理
    if rect_x <= 0 or rect_x >= screen_width - 100:
        rect_speed = -rect_speed

    # 画面を更新
    pygame.display.flip()

# 終了処理
pygame.quit()
   # 壁に当たった場合の処理
    if rect_x <= 0 or rect_x >= screen_width - 100:
        rect_speed = -rect_speed
結果を下記に示します

３．チュートリアルのサンプル

３．１　基本設定

このドキュメントもちょっと見にくかったのですが、つぎのチュートリアルが親切で使ってみました。なお、基本的なサンプルとして3種あげられていました。次回以降に残り二つもやってみたいと思います。

今回使ったコードは次になります。

import pygame, sys
from pygame.locals import *
import random
 
pygame.init()
 
FPS = 60
FramePerSec = pygame.time.Clock()
 
# Predefined some colors
BLUE  = (0, 0, 255)
RED   = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
 
# Screen information
SCREEN_WIDTH = 400
SCREEN_HEIGHT = 600
 
DISPLAYSURF = pygame.display.set_mode((400,600))
DISPLAYSURF.fill(WHITE)
pygame.display.set_caption("Game")
 
 
class Enemy(pygame.sprite.Sprite):
      def __init__(self):
        super().__init__() 
        self.image = pygame.image.load("Enemy.png")
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center=(random.randint(40,SCREEN_WIDTH-40),0) 
 
      def move(self):
        self.rect.move_ip(0,10)
        if (self.rect.bottom > 600):
            self.rect.top = 0
            self.rect.center = (random.randint(30, 370), 0)
 
      def draw(self, surface):
        surface.blit(self.image, self.rect) 
 
 
class Player(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        super().__init__() 
        self.image = pygame.image.load("Player.png")
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = (160, 520)
 
    def update(self):
        pressed_keys = pygame.key.get_pressed()
       #if pressed_keys[K_UP]:
            #self.rect.move_ip(0, -5)
       #if pressed_keys[K_DOWN]:
            #self.rect.move_ip(0,5)
         
        if self.rect.left > 0:
              if pressed_keys[K_LEFT]:
                  self.rect.move_ip(-5, 0)
        if self.rect.right < SCREEN_WIDTH:        
              if pressed_keys[K_RIGHT]:
                  self.rect.move_ip(5, 0)
 
    def draw(self, surface):
        surface.blit(self.image, self.rect)     
 
         
P1 = Player()
E1 = Enemy()
 
while True:     
    for event in pygame.event.get():              
        if event.type == QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
    P1.update()
    E1.move()
     
    DISPLAYSURF.fill(WHITE)
    P1.draw(DISPLAYSURF)
    E1.draw(DISPLAYSURF)
         
    pygame.display.update()
    FramePerSec.tick(FPS)
class Enemy(pygame.sprite.Sprite):
      def __init__(self):
        super().__init__() 
        self.image = pygame.image.load("Enemy.png")
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center=(random.randint(40,SCREEN_WIDTH-40),0)

今回、新しく、画像（Enemy.pngとPlayer.png）を使っています。これは素材集からでなく、Scratchno画像（cat.pngとbananas.png)をダウンロードすることにしました。

実行結果です

縮尺がうまくいってないように思えたのでそれを聞きました。

class Enemy(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.image = pygame.image.load("bananas.png")
        self.image = pygame.transform.scale(self.image, (self.image.get_width()*2, self.image.get_height()*2))  # 画像を2倍に拡大
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center=(random.randint(40,SCREEN_WIDTH-40),0) 

    def draw(self, surface):
        surface.blit(self.image, self.rect)

もう一点、降下速度も変更しました。

class Enemy(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        super().__init__() 
        self.image = pygame.image.load("bananas.png")
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center=(random.randint(40,SCREEN_WIDTH-40),0) 
 
    def move(self):
        self.rect.move_ip(0,5)  # 降下速度を5に変更
        if (self.rect.bottom > 600):
            self.rect.top = 0
            self.rect.center = (random.randint(30, 370), 0)
 
    def draw(self, surface):
        surface.blit(self.image, self.rect)

self.rect.move_ip(x,y)でx,y方向の速度を変えています。playerも同じです。
結果を下記に示します。

ちょっとガタガタとする感じもありますが、とりあえずは次へ進みます。

３．２　衝突の判定

#Imports
import pygame, sys
from pygame.locals import *
import random, time
 
#Initializing 
pygame.init()
 
#Setting up FPS 
FPS = 60
FramePerSec = pygame.time.Clock()
 
#Creating colors
BLUE  = (0, 0, 255)
RED   = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
 
#Other Variables for use in the program
SCREEN_WIDTH = 400
SCREEN_HEIGHT = 600
SPEED = 5
 
#Create a white screen 
DISPLAYSURF = pygame.display.set_mode((SCREEN_WIDTH,SCREEN_HEIGHT))
DISPLAYSURF.fill(WHITE)
pygame.display.set_caption("Game")
 
 
 
class Enemy(pygame.sprite.Sprite):
      def __init__(self):
        super().__init__() 
        self.image = pygame.image.load("Enemy.png")
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = (random.randint(40,SCREEN_WIDTH-40), 0)    
 
      def move(self):
        self.rect.move_ip(0,SPEED)
        if (self.rect.top > 600):
            self.rect.top = 0
            self.rect.center = (random.randint(30, 370), 0)
 
 
class Player(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        super().__init__() 
        self.image = pygame.image.load("Player.png")
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = (160, 520)
        
    def move(self):
        pressed_keys = pygame.key.get_pressed()
       #if pressed_keys[K_UP]:
            #self.rect.move_ip(0, -5)
       #if pressed_keys[K_DOWN]:
            #self.rect.move_ip(0,5)
         
        if self.rect.left > 0:
              if pressed_keys[K_LEFT]:
                  self.rect.move_ip(-5, 0)
        if self.rect.right < SCREEN_WIDTH:        
              if pressed_keys[K_RIGHT]:
                  self.rect.move_ip(5, 0)
 
#Setting up Sprites        
P1 = Player()
E1 = Enemy()
 
#Creating Sprites Groups
enemies = pygame.sprite.Group()
enemies.add(E1)
all_sprites = pygame.sprite.Group()
all_sprites.add(P1)
all_sprites.add(E1)
 
#Adding a new User event 
INC_SPEED = pygame.USEREVENT + 1
pygame.time.set_timer(INC_SPEED, 1000)
 
 #Game Loop
while True:
       
    #Cycles through all events occuring  
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == INC_SPEED:
              SPEED += 2
           
        if event.type == QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
 
 
    DISPLAYSURF.fill(WHITE)
 
    #Moves and Re-draws all Sprites
    for entity in all_sprites:
        DISPLAYSURF.blit(entity.image, entity.rect)
        entity.move()
 
    #To be run if collision occurs between Player and Enemy
    if pygame.sprite.spritecollideany(P1, enemies):
          DISPLAYSURF.fill(RED)
          pygame.display.update()
          for entity in all_sprites:
                entity.kill() 
          time.sleep(2)
          pygame.quit()
          sys.exit()        
         
    pygame.display.update()
    FramePerSec.tick(FPS)

ここでは、衝突判定のためにGroupというものを使っています。結果も今一つだったので、とりあえずは飛ばしてみます。いつか、もう少し基礎的な事柄として勉強します。

ちなみにChatGPTは次のように言ってます。
質問
つぎのプログラムでGroupを使っていますが、この必要性と使ったときのメリットを教えてください
回答

このプログラムで使用されているGroupは、pygame.sprite.Group()で定義されています。Groupは、スプライトを保持し、それらのスプライトを一括して更新、描画することができる便利なオブジェクトです。Groupを使用することによって、以下のようなメリットがあります。

  1. 更新と描画の簡素化

all_spritesに含まれる全てのスプライトをループで処理するのではなく、Groupオブジェクトを使って一括して処理することができます。また、Groupオブジェクトにはupdate()メソッドとdraw()メソッドがあり、それぞれスプライトの更新と描画を自動的に処理します。

  1. 衝突判定の簡素化

pygame.sprite.spritecollide()を使うことで、あるスプライトと他のスプライトグループ内のスプライトとの衝突判定ができます。例えば、このプログラムでは、pygame.sprite.spritecollideany()を使ってPlayerスプライトがEnemyグループ内のスプライトに衝突したかどうかを判定しています。

  1. ゲームオブジェクトの管理の簡素化

Groupオブジェクトを使用すると、スプライトの管理が容易になります。例えば、このプログラムでは、enemiesグループに敵スプライトを追加しています。これによって、全ての敵スプライトを一括して管理できます。また、all_spritesグループには、プレイヤースプライトと敵スプライトを追加しています。これによって、プレイヤースプライトと敵スプライトを一括して管理できます。

総じて、Groupを使用することで、スプライトの管理やゲームオブジェクトの管理が簡単になります。また、Groupオブジェクトには便利なメソッドが含まれており、コードの読みやすさやメンテナンス性が向上するというメリットがあります。

３．３　最終的なまとめ

背景、音楽、テキストなどのボーナス機能を追加しますとして、次のコードが紹介されています。

#Imports
import pygame, sys
from pygame.locals import *
import random, time
 
#Initialzing 
pygame.init()
 
#Setting up FPS 
FPS = 60
FramePerSec = pygame.time.Clock()
 
#Creating colors
BLUE  = (0, 0, 255)
RED   = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
 
#Other Variables for use in the program
SCREEN_WIDTH = 400
SCREEN_HEIGHT = 600
SPEED = 5
SCORE = 0
 
#Setting up Fonts
font = pygame.font.SysFont("Verdana", 60)
font_small = pygame.font.SysFont("Verdana", 20)
game_over = font.render("Game Over", True, BLACK)
 
background = pygame.image.load("AnimatedStreet.png")
 
#Create a white screen 
DISPLAYSURF = pygame.display.set_mode((400,600))
DISPLAYSURF.fill(WHITE)
pygame.display.set_caption("Game")
 
class Enemy(pygame.sprite.Sprite):
      def __init__(self):
        super().__init__() 
        self.image = pygame.image.load("Enemy.png")
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = (random.randint(40, SCREEN_WIDTH-40), 0)  
 
      def move(self):
        global SCORE
        self.rect.move_ip(0,SPEED)
        if (self.rect.top > 600):
            SCORE += 1
            self.rect.top = 0
            self.rect.center = (random.randint(40, SCREEN_WIDTH - 40), 0)
 
 
class Player(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        super().__init__() 
        self.image = pygame.image.load("Player.png")
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = (160, 520)
        
    def move(self):
        pressed_keys = pygame.key.get_pressed()
       #if pressed_keys[K_UP]:
            #self.rect.move_ip(0, -5)
       #if pressed_keys[K_DOWN]:
            #self.rect.move_ip(0,5)
         
        if self.rect.left > 0:
              if pressed_keys[K_LEFT]:
                  self.rect.move_ip(-5, 0)
        if self.rect.right < SCREEN_WIDTH:        
              if pressed_keys[K_RIGHT]:
                  self.rect.move_ip(5, 0)
                   
#Setting up Sprites        
P1 = Player()
E1 = Enemy()
 
#Creating Sprites Groups
enemies = pygame.sprite.Group()
enemies.add(E1)
all_sprites = pygame.sprite.Group()
all_sprites.add(P1)
all_sprites.add(E1)
 
#Adding a new User event 
INC_SPEED = pygame.USEREVENT + 1
pygame.time.set_timer(INC_SPEED, 1000)
 
 #Game Loop
while True:
       
    #Cycles through all events occurring  
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == INC_SPEED:
              SPEED += 0.5     
        if event.type == QUIT:
            pygame.quit()
            sys.exit()
 
    DISPLAYSURF.blit(background, (0,0))
    scores = font_small.render(str(SCORE), True, BLACK)
    DISPLAYSURF.blit(scores, (10,10))
 
    #Moves and Re-draws all Sprites
    for entity in all_sprites:
        DISPLAYSURF.blit(entity.image, entity.rect)
        entity.move()
 
    #To be run if collision occurs between Player and Enemy
    if pygame.sprite.spritecollideany(P1, enemies):
          pygame.mixer.Sound('crash.wav').play()
          time.sleep(0.5)
                    
          DISPLAYSURF.fill(RED)
          DISPLAYSURF.blit(game_over, (30,250))
           
          pygame.display.update()
          for entity in all_sprites:
                entity.kill() 
          time.sleep(2)
          pygame.quit()
          sys.exit()        
         
    pygame.display.update()
    FramePerSec.tick(FPS)

ここで加えられたのは次のようなことです。
１．スコアとゲームオーバーの文字です。フォントの扱いに注意がいるようですね。
２．背景画像を加えました。
背景画像も毎回描くので、背景を描き、プレイヤーを描くといったことが大事なようです。
３．crash音を追加しました。

ここでも衝突がうまくいかず、だいぶ離れたとこで衝突して紅い背景になってしまいました。いろいろとやったのですが自分でChatGPTと距離を計算して衝突判定をすることにしました。

その前に、読み込んだ画像の位置を決めなければいけません。それは次のように行います。

import pygame

# Pygameの初期化
pygame.init()

# 画面のサイズ
screen_width = 640
screen_height = 480

# 画面の設定
screen = pygame.display.set_mode((screen_width, screen_height))
pygame.display.set_caption("Image Display")

# 画像の読み込み
image = pygame.image.load("image.png")

# 画像の位置
x = 100
y = 100

# ゲームループ
running = True
while running:
    # イベントの処理
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False

    # 画面の背景色
    screen.fill((255, 255, 255))

    # 画像の表示
    screen.blit(image, (x, y))

    # 画面の更新
    pygame.display.flip()

# Pygameの終了処理
pygame.quit()

この（ｘ、ｙ）で位置を調整したり動かしたりすることができるかと思います。背景を動かすというのも簡単にできそうです。

次は難点の衝突の問題です。
Pygameの衝突判定アルゴリズムを使わずに自分で距離を計算しました。

そのプログラムです。

#Imports
import pygame, sys
from pygame.locals import *
import random, time
import math

#Initialzing
pygame.init()

#Setting up FPS
FPS = 60
FramePerSec = pygame.time.Clock()

#Creating colors
BLUE  = (0, 0, 255)
RED   = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)

#Other Variables for use in the program
SCREEN_WIDTH = 400
SCREEN_HEIGHT = 600
SPEED = 1
SCORE = 0

#Setting up Fonts
font = pygame.font.SysFont("Verdana", 60)
font_small = pygame.font.SysFont("Verdana", 20)
game_over = font.render("Game Over", True, BLACK)

background = pygame.image.load("background.png")
background = pygame.transform.scale(background, (background.get_width()*1.5, background.get_height()*1.4))

# 画像の位置
x = -200
y = -40

#Create a white screen
DISPLAYSURF = pygame.display.set_mode((400,600))
DISPLAYSURF.fill(WHITE)
pygame.display.set_caption("Game")

class Enemy(pygame.sprite.Sprite):
      def __init__(self):
        super().__init__()
        self.image = pygame.image.load("bananas.png")
        self.image = pygame.transform.scale(self.image, (self.image.get_width()*0.2, self.image.get_height()*0.2))
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = (random.randint(40, SCREEN_WIDTH-40), 0)

      def move(self):
        global SCORE
        self.rect.move_ip(0,SPEED)
        if (self.rect.top > 600):
            SCORE += 1
            self.rect.top = 0
            self.rect.center = (random.randint(40, SCREEN_WIDTH - 40), 0)


class Player(pygame.sprite.Sprite):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.image = pygame.image.load("cat.png")
        self.image = pygame.transform.scale(self.image, (self.image.get_width()*0.15, self.image.get_height()*0.15))
        self.rect = self.image.get_rect()
        self.rect.center = (160, 555)

    def move(self):
        pressed_keys = pygame.key.get_pressed()
       #if pressed_keys[K_UP]:
            #self.rect.move_ip(0, -5)
       #if pressed_keys[K_DOWN]:
            #self.rect.move_ip(0,5)

        if self.rect.left > 0:
              if pressed_keys[K_LEFT]:
                  self.rect.move_ip(-5, 0)
        if self.rect.right < SCREEN_WIDTH:
              if pressed_keys[K_RIGHT]:
                  self.rect.move_ip(5, 0)

#Setting up Sprites
P1 = Player()
E1 = Enemy()

#Creating Sprites Groups
enemies = pygame.sprite.Group()
enemies.add(E1)
all_sprites = pygame.sprite.Group()
all_sprites.add(P1)
all_sprites.add(E1)

#Adding a new User event
INC_SPEED = pygame.USEREVENT + 1
pygame.time.set_timer(INC_SPEED, 1000)

 #Game Loop
while True:

    #Cycles through all events occurring
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == INC_SPEED:
              SPEED += 0.5
        if event.type == QUIT:
            pygame.quit()
            #sys.exit()

    DISPLAYSURF.blit(background, (x,y))
    scores = font_small.render(str(SCORE), True, BLACK)
    DISPLAYSURF.blit(scores, (10,10))

    #Moves and Re-draws all Sprites
    for entity in all_sprites:
        DISPLAYSURF.blit(entity.image, entity.rect)
        entity.move()

    #To be run if collision occurs between Player and Enemy
    #if pygame.sprite.spritecollideany(P1, enemies):
    dx = E1.rect.centerx - P1.rect.centerx
    dy = E1.rect.centery - P1.rect.centery
    # 2つのオブジェクトの距離
    distance = math.sqrt(dx**2 + dy**2)
    # 2つのオブジェクトの半径の和
    # radius_sum = E1.rect.width/2 + P1.rect.width/2

    # 衝突判定
    #if distance < radius_sum:
    if distance < 20:
          pygame.mixer.Sound('crash.wav').play()

          time.sleep(0.5)

          DISPLAYSURF.fill(RED)
          DISPLAYSURF.blit(game_over, (30,250))

          pygame.display.update()
          for entity in all_sprites:
                entity.kill()
          time.sleep(2)
          pygame.quit()
          sys.exit()

    pygame.display.update()
    FramePerSec.tick(FPS)

動画にすると、なぜか、playerが動きません。最終的にScratchの形で作り直しました。
こちらではFPSを３０としてみました。とりあえずはPlayerも動くようになりました。

４．まとめ

pygameについてのいいチュートリアルがあったので、今回、使ってみました。ChatGPTを使うことにより、いろんな外部資料も紹介してくれて刺激になります。当然、きちんと体系的にやるにはそれなりの資料本を読むこともできますが、インターネットでの学習も刺激的ですね。
今回、画像、音素材も扱った。画像の作り方に問題があったかもしれない。衝突のライブラリも使いきれなかった。Groupの扱いも理解しきれていない。
次回、プラットフォーム型、RPG型のサンプルをこなして、また少しレベルアップできるかな。


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