Python pygame 动画游戏循环与游戏时钟实现原理

1. 游戏循环和游戏时钟

在前面的文章中，我们已经成功将飞机大战里的英雄飞机绘制到了屏幕上。接下来要解决的关键问题是：如何让这架飞机在屏幕上动起来？

1.1 游戏中的动画实现原理

游戏动画的制作原理与电影制作非常相似，其核心在于快速地在屏幕上连续绘制不同的图像。

电影是通过快速播放一系列静止的胶片画面，利用人眼的视觉暂留效应产生连贯的动态视觉效果。

通常情况下，如果每秒能绘制 60 次画面，就能呈现出非常流畅且高品质的动画效果，这意味着系统需要每秒调用 60 次更新函数。

每一次绘制出来的静止画面，在术语中被称为一帧（Frame）。

2. 游戏循环

一个完整的游戏程序主要包含两个核心部分：

• 游戏初始化阶段：包括创建游戏窗口、设定图像的初始位置以及设置游戏时钟。
• 游戏循环阶段：负责设定刷新帧率、检测用户的交互操作、更新所有图像的位置以及刷新屏幕显示。

一旦进入游戏循环，就标志着游戏的正式运行开始。

游戏循环的主要作用包括：

• 防止游戏程序直接退出，保持运行状态。
• 变化图像位置--动画效果
  • 每隔 1/60 秒移动一次所有图像的位置，实现动态效果。
  • 调用pygame.display.update()来更新屏幕显示，将最新的状态呈现给用户。
• 检测用户的交互行为，例如按键操作或鼠标移动等。

3. 游戏时钟

pygame 专门提供了一个类pygame.time.Clock，用于方便地设置屏幕的绘制速度，即刷新帧率。

要使用这个时钟对象，需要执行以下两个步骤：

第一步，在游戏初始化阶段创建一个时钟对象。

第二步，在游戏循环中让该时钟对象调用 tick(帧率) 方法。

tick 方法会根据上次被调用的时间间隔，自动计算并设置游戏循环中的延时时间，从而保证循环执行的频率稳定。

案例演示：本案例将在游戏循环外部创建时钟对象，并在游戏循环内部调用 tick 方法，以此指定循环内部代码的执行频率。

具体代码演示如下所示：为了让游戏循环内部的代码每秒重复循环 60 次，我们需要在游戏初始化的时候创建游戏时钟对象。

然后，在游戏循环中，通过时钟对象调用 tick 的方法，就可以轻松地指定游戏循环内部的代码每秒钟执行的次数。

import pygame
pygame.init()
# 创建游戏的窗口 640*642
screen = pygame.display.set_mode((640, 642))
# 绘制背景图像
bg = pygame.image.load("./飞机大战资料包/images/background1.jpg")
screen.blit(bg, (0, 0))
# 绘制英雄的飞机
hero = pygame.image.load("./飞机大战资料包/images/me1.png")
screen.blit(hero, (300, 500))
# 可以在所有绘制工作完成之后，统一调用update方法
pygame.display.update()
# 创建时钟对象
clock = pygame.time.Clock()
# 游戏循环->意味着游戏的正式开始
i = 0
while True:
    # 希望无限循环内部的代码每秒钟重复循环60次
    # 可以指定循环体内部的代码执行的频率
    clock.tick(60)
    print(i)
    i = i + 1
    pass
pygame.quit()

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