用Python和Pygame写游戏-从入门到精通（19）

来源：互联网发布：淘宝贷款额度检测系统编辑：程序博客网时间：2024/05/06 05:28

3D世界

让我们现在开始写一个3D的程序，巩固一下这几次学习的东西。因为我们还没有好好深入如何画3D物体，暂时就先用最简单的投影（上次讨论过的第二种）方法来画吧。这个程序画一个空间里的立方体，只不过各个部分并不会随着距离而产生大小上的变化。

您可以看到，很多的小球构成了立方体的各个边，通过按住方向键，可以水平或垂直方向的更改“摄像头”的位置，Q和A键会把摄像头拉近或拉远，而W和S会改变视距，绿色的三角是视距和视角的示意图。fov角大的话，立方体就显得比较短，反之就显得比较长。

代码稍微有点长，下面有解释，静下心来慢慢阅读。

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importpygame
frompygame.localsimport*
fromgameobjects.vector3importVector3
 
frommathimport*
fromrandomimportrandint
 
SCREEN_SIZE=  (640,480)
CUBE_SIZE=300
 
defcalculate_viewing_distance(fov,screen_width):
    d=(screen_width/2.0)/tan(fov/2.0)
    returnd
 
defrun():
    pygame.init()
    screen=pygame.display.set_mode(SCREEN_SIZE,0)
 
    default_font=pygame.font.get_default_font()
    font=pygame.font.SysFont(default_font,24)
 
    ball=pygame.image.load("ball.png").convert_alpha()
 
    # 3D points
    points=[]
 
    fov=90.# Field of view
    viewing_distance=calculate_viewing_distance(radians(fov),SCREEN_SIZE[0])
 
    # 边沿的一系列点
    forxinxrange(0,CUBE_SIZE+1,20):
        edge_x=x==0orx==CUBE_SIZE
 
        foryinxrange(0,CUBE_SIZE+1,20):
            edge_y=y==0ory==CUBE_SIZE
 
            forzinxrange(0,CUBE_SIZE+1,20):
                edge_z=z==0orz==CUBE_SIZE
 
                ifsum((edge_x,edge_y,edge_z))>=2:
 
                    point_x=float(x)-CUBE_SIZE/2
                    point_y=float(y)-CUBE_SIZE/2
                    point_z=float(z)-CUBE_SIZE/2
 
                    points.append(Vector3(point_x,point_y,point_z))
 
    # 以z序存储，类似于css中的z-index
    defpoint_z(point):
        returnpoint.z
    points.sort(key=point_z,reverse=True)
 
    center_x,center_y=SCREEN_SIZE
    center_x/=2
    center_y/=2
 
    ball_w,ball_h=ball.get_size()
    ball_center_x=ball_w/2
    ball_center_y=ball_h/2
 
    camera_position=Vector3(0.0,0.0,-700.)
    camera_speed=Vector3(300.0,300.0,300.0)
 
    clock=pygame.time.Clock()
 
    whileTrue:        
 
        foreventinpygame.event.get():
            ifevent.type==QUIT:
                return            
 
        screen.fill((0,0,0))
 
        pressed_keys=pygame.key.get_pressed()
 
        time_passed=clock.tick()
        time_passed_seconds=time_passed/1000.
 
        direction=Vector3()
        ifpressed_keys[K_LEFT]:
            direction.x=-1.0
        elifpressed_keys[K_RIGHT]:
            direction.x=+1.0
 
        ifpressed_keys[K_UP]:
            direction.y=+1.0
        elifpressed_keys[K_DOWN]:
            direction.y=-1.0
 
        ifpressed_keys[K_q]:
            direction.z=+1.0
        elifpressed_keys[K_a]:
            direction.z=-1.0
 
        ifpressed_keys[K_w]:
            fov=min(179.,fov+1.)
            w=SCREEN_SIZE[0]
            viewing_distance=calculate_viewing_distance(radians(fov),w)
        elifpressed_keys[K_s]:
            fov=max(1.,fov-1.)
            w=SCREEN_SIZE[0]
            viewing_distance=calculate_viewing_distance(radians(fov),w)
 
        camera_position+=direction*camera_speed*time_passed_seconds      
 
        # 绘制点
        forpointinpoints:
 
            x,y,z=point-camera_position
 
            ifz>0:
                x=  x*viewing_distance/z
                y=-y*viewing_distance/z
                x+=center_x
                y+=center_y
                screen.blit(ball,(x-ball_center_x,y-ball_center_y))
 
        # 绘制表
        diagram_width=SCREEN_SIZE[0]/4
        col=(50,255,50)
        diagram_points=[]
        diagram_points.append((diagram_width/2,100+viewing_distance/4))
        diagram_points.append((0,100))
        diagram_points.append((diagram_width,100))
        diagram_points.append((diagram_width/2,100+viewing_distance/4))
        diagram_points.append((diagram_width/2,100))
        pygame.draw.lines(screen,col,False,diagram_points,2)        
 
        # 绘制文字
        white=(255,255,255)
        cam_text=font.render("camera = "+str(camera_position),True,white)
        screen.blit(cam_text,(5,5))
        fov_text=font.render("field of view = %i"%int(fov),True,white)
        screen.blit(fov_text,(5,35))
        txt="viewing distance = %.3f"%viewing_distance
        d_text=font.render(txt,True,white)
        screen.blit(d_text,(5,65))
 
        pygame.display.update()
 
if__name__=="__main__":
    run()

上面的例子使用Vector3来管理向量数据，点的存储是按照z坐标来的，这样在blit的时候，离摄像机近的后画，就可以覆盖远的，否则看起来就太奇怪了……

在主循环的代码中，会根据按键摄像头会更改位置——当然这是用户的感觉，实际上代码做的是更改了点的位置。而3D的移动和2D是非常像的，只不过多了一个z来判断覆盖远近（也就是绘制顺序），一样的基于时间移动，一样的向量运算，只是由Vector2变为了Vector3。

然后代码需要绘制全部的点。首先，点的位置需要根据camera_position变量校正，如果结果的z比0还大，说明点在摄像头之前，需要画的，否则就是不需要画。y需要校准一下方向，最后把x、y定位在中间（小球还是有一点点尺寸的）。

留下的代码是给出信息的，都是我们学习过的东西了。

如果想好好学习，把立方体换成其他的图像吧！改一下更能加深印象。

3D第一部分总结

3D是迄今为止游戏发展中最大的里程碑（下一个会是什么呢？虚拟体验？），我们这几次学习的，是3D的基础，你可以看到，仅有2D绘图经验也能很方便的过渡过来。仅仅是Vector2→Vector3，担任3D向量还是有一些特有的操作的，需要慢慢学习，但是基本的思想不会变。

但是，请继续思考~ 难道所有的3D游戏就是一系列的3D坐标再手动转换为2D画上去就好了？很可惜或者说很幸运不是的，我们有3D引擎来做这些事情，对Pygame来说，原生的3D处理时不存在的，那么如何真正绘制3D画面？有一个非常广泛的选择——OpenGL，不了解的请自行Wiki，不过OpenGL并不是Pygame的一部分，而且3D实际做下去实在很繁杂，这个系列就暂时不深入讲解了。

尽管有3D引擎帮我们做投影等事情，我们这几次学的东西绝对不是白费，对基础的一定了解可以更好的写入3D游戏，对画面的掌握也会更好。如果有需要，这个系列的主线完成后，会根据大家的要求追加讲解OpenGL的内容。

接下来开始讲解Pygame中的声音，基本游戏制作的全部知识我们都快学习完了：）

0 0