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README.md Python-ZZY/Python-Pygame最完整教程 - Gitee.com 21 OpenGL与Pygame
不会OpenGL的读者可以跳过本章节。
21.1 OpenGL简…上一篇文章
Python pygame(GUI编程)模块最完整教程6_Python-ZZY的博客-CSDN博客
总目录
README.md · Python-ZZY/Python-Pygame最完整教程 - Gitee.com 21 OpenGL与Pygame
不会OpenGL的读者可以跳过本章节。
21.1 OpenGL简介
参考资料https://baike.baidu.com/item/OpenGL/238984 OpenGL是一个用于2D和3D渲染的API主要在C/C中使用。Python第三方模块pyopengl提供了对OpenGL的支持。
在pygame中使用OpenGL可以用于渲染一些3D画面或者提升渲染的速度因为OpenGL使用GPU。无OpenGL基础的读者可以自行搜索此处不再赘述。
21.2 支持OpenGL的窗口
在pygame中使用OpenGL只需要在调用set_mode方法设置窗口的时候传递两个flags
pg.DOUBLEBUF | pg.OPENGL
OPENGL表示这个窗口会用于OpenGL的渲染。DOUBLEBUF表示使窗口设为双缓冲模式便于OpenGL的绘制。之后可以正常使用OpenGL的其他功能。
pg.display.set_mode(display, DOUBLEBUF | OPENGL)
22 表面像素与内存
参考资料
https://pyga.me/docs/ref/pixelarray.html
https://pyga.me/docs/ref/bufferproxy.html
https://pyga.me/docs/ref/surfarray.html
https://pyga.me/docs/ref/pixelcopy.html
22.1 设置与获取表面单个像素
Surface对象提供了set_at和get_at方法用于设置和获取表面中单个像素的颜色值。
pg.Surface.set_at((x, y), Color) - None
pg.Surface.get_at((x, y)) - Color
通过操作表面的单个像素我们可以对表面进行精细修改如下
for x in range(image.get_width() // 2 1):for y in range(image.get_height() // 2 1):image.set_at((x * 2, y * 2), (0, 0, 0)) # 将偶数位置的点设为黑色22.2 锁定表面内存
前文已经介绍过用pg.draw模块绘制图形。 但是这种绘制方式针对像素进行处理速度可能较慢。在用pg.draw绘制很多的东西时常常需要锁定表面内存来提高绘制的速度。表面在锁定期间pg.draw会加快到原来的2倍左右但是锁定期间的表面是无法被blit等方法处理的也无法进行blit调用这就需要在draw完成之后进行解锁。
Surface.lock() - None
Surface.unlock() - None
lock和unlock方法分别用于锁定与解锁表面。先锁定表面绘制完成后再解锁表面
surf.lock() # 锁定表面以提高速度锁定期间只能操作像素而不能被blit...
pg.draw.rect(surf, ...) # do some drawing
surf.set_at(...)
...surf.unlock() # 重新解锁表面这样就可以绘制到屏幕上
下面是一个示例显示了使用锁定后pg.draw的速度差异。使用timeit模块测算代码运行时间
import pygame as pg
from timeit import timeitdef estimate(*args):估算代码运行200次花费的时间return timeit(*args, number200, globalsglobals())def draw(surf):在表面上进行绘制操作pg.draw.rect(surf, (255, 255, 255), (0, 0, 200, 200), width20)pg.draw.polygon(surf, (255, 0, 0), ((20, 100), (100, 20), (180, 100), (100, 180)))pg.draw.circle(surf, (255, 255, 255), (100, 100), 80, width5)surf.set_at((100, 100), (0, 0, 0))def func():没有锁定时的pg.draw调用im image.copy()draw(im)def func2():加上锁定后的pg.draw调用im image.copy()im.lock() # 锁定表面以提高速度锁定期间只能操作像素而不能被blitdraw(im)im.unlock() # 重新解锁表面这样就可以绘制到屏幕上pg.init()
screen pg.display.set_mode((450, 300))image pg.Surface((200, 200))print(estimate(func()))
print(estimate(func2()))
# 输出
0.020117499865591526
0.011690699961036444
22.3 像素数组
pg.PixelArray对象是一个数组可以直接访问表面中的像素更便捷。生成某个Surface对象的PixelArray对象后会自动锁定表面等PixelArray对象被删除del后表面的锁定会自动解除。
pg.PixelArray(Surface) - PixelArray
将表面作为参数传递给PixelArray即可创建该表面的像素数组。PixelArray可以通过索引和切片进行管理与numpy.array类似。
将二元元组(x, y)作为PixelArray对象的索引可以设置在(x, y)位置的像素颜色值。相当于直接对表面进行set_at操作。颜色值可以是整数十六进制颜色形式也可以是pg.Color对象或直接的(R, G, B)元组但是不能使用颜色名称。
pxarray[x, y] 0xFF0000
pxarray[x, y] pg.Color(255, 0, 0, 255)
pxarray[x, y] (255, 0, 0)
## pxarray[x, y] red # ValueError: sequence size mismatch 获取像素时略有不同。PixelArray将所有的像素颜色转换成了一个特殊的整数的形式需要先用Surface.map_rgb或Surface.unmap_rgb进行转换才能获取或比较。这个像素整数与表面的位深度有一定关系所以map_rgb或unmap_rgb必须要在与PixelArray绑定的表面上调用否则可能出现问题。
Surface.map_rgb(Color) - mapped_int
Surface.unmap_rgb(mapped_int) - Color
unmap_rgb用于将像素整数转换为pg.Color对象map_rgb用于将颜色转换为像素整数。map_rgb对象只能传递pg.Color对象或者(R, G, B)元组作为参数。
如果要判断像素点(100, 50)位置的颜色是否为红色则可以这样
image ... # pg.Surface
pxarray pg.PixelArray(image)if pxarray[100, 50] image.map_rgb((255, 0, 0)):...# 或者if image.unmap_rgb(pxarray[100, 50]) (255, 0, 0):...
PixelArray还支持下标切片也就是把索引(x, y)元组中每个项都用冒号:分隔。比如[0:50, 0]就表示x坐标0-50范围y坐标为0的一个数组。那么返回的将是一个一元的像素数组包含原数组x坐标从0-50开始y坐标0的部分。示例如下
pxarray[0:50, 0] (255, 0, 0)
修改后表面如下红色的线即为修改过的部分 同样地元组中表示y的部分也是可以修改的。例如
pxarray[0:50, 0:100] (255, 0, 0) 当然如果颜色不是固定的也可以这样
pxarray[0:50, 0:100] [(255, 0, 0), (255, 255, 0), (2, 2, 2), ...] # 省略了若干颜色
切片还可以有步长。
pxarray[0:50:2, 0:100] (255, 0, 0) 切片时还可以省略其中的数字效果和list切片的效果是一样的。于是22.1节中的示例就可以这样表示
pxarray[::2, ::2] (0, 0, 0) 如果索引不是元组而只是元组中单独的一个部分 则认为这个部分表示x坐标y的值默认为::。下面两行代码是一样的意思
pxarray[0:50] (255, 0, 0)
# 或者
pxarray[0:50, ::] (255, 0, 0)
# 或者
pxarray[0:50, ...] (255, 0, 0) 切片时省略的部分可以用::代替也可以用...代替。
pxarray[..., 0:50] (255, 0, 0) 同理如果用以下代码则表示将整个表面都填满红色和fill方法效果相同。
pxarray[...] (255, 0, 0)
在对表面的像素数组经过更改后需要用del方法将该像素数组删除否则表面会一直锁定无法进行blit。如果更改专门写在一个函数中那么就不用删除python的垃圾回收机制会自动将它删除。下面是一个完整的使用示例
import pygame as pgpg.init()
screen pg.display.set_mode((450, 300))
clock pg.time.Clock()image pg.image.load(logo.png)
pxarray pg.PixelArray(image)
pxarray[::2, ::2] (0, 0, 0)
del pxarraywhile True:screen.fill((0, 0, 0))screen.blit(image, (0, 0))for event in pg.event.get():if event pg.QUIT:pg.quit()clock.tick(60)pg.display.flip()
运行效果仍和22.1节相同。
22.4 PixelArray对象方法索引
surface - Surface
像素数组使用的表面
itemsize - int
像素数组的字节数量。和像素数组Surface.get_bytesize()调用结果相同。
ndim - int
像素数组的维度是1或2。如果是1维则该数组表示一行或一列的像素值。如果是2维该数组表示一个表面或表面某一部分的像素值。
shape - tuple of ints
像素数组的形状或尺寸。和像素数组Surface.get_size()调用结果相同。
strides - tuple of ints
元组或长度ndim字节计数。当步幅乘以相应的索引时它会给出该索引从数组开始的偏移量。如果数组的步长为负则数组的步长为负。
make_surface() - Surface
根据像素数组生成一个新的表面对象。
replace(color, repcolor, distance0, weights(0.299, 0.587, 0.114)) - None
替换像素数组中的颜色。将数组中的color替换为repcolor。它还支持通过欧几里得加权距离公式将一些相似的颜色也进行替换。distance是0-1之间的浮点数weights表示R, G, B色彩的权值。
这个方法将原地修改而不会返回新的PixelArray对象。
extract(color, distance0, weights(0.299, 0.587, 0.114)) - PixelArray
将匹配color的颜色全部替换为白色不匹配的颜色替换为黑色。同样支持相似替换。
这个方法会返回新的PixelArray对象。
compare(array, distance0, weights(0.299, 0.587, 0.114)) - PixelArray
与另一个像素数组进行比较返回一个新的PixelArray对象表示二者的差异。如果在相同的位置颜色一样则设为白色不相同则设为黑色。
transpose() - PixelArray
将数组的x, y交换返回新的PixelArray对象。相当于先逆时针旋转90度然后上下翻转
close() - PixelArray
将数组关闭并解锁表面。
22.5 surfarray模块索引 - Surface与numpy数组
numpy是pygame的一个常用第三方库提供了一系列数学运算。不了解numpy的读者可以自行跳过本节。
pg.surfarray模块用于转换Surface和numpy.array。因此pg.surfarray依赖于numpy模块如果没有安装numpy则不能使用surfarray。
surfarray大致效果与PixelArray类似此处不进行赘述下面列举pg.surfarray的属性与方法。
array2d(Surface) - array
将Surface中的像素复制并生成二维numpy数组其中每个像素表示为整数的map值需要用Surface.unmap_rgb才能转换为(r, g, b)。
pixels2d(Surface) - array
和array2d一样但是不会复制Surface中的像素而是直接返回数组其中每个像素都与原来的Surface关联和PixelArray类似。因此它会锁定Surface等到数组被删除才解锁。
array3d(Surface) - array
将Surface中的像素复制并生成三维numpy数组。这个数组其实和二维数组表示一个意思但是每个像素用[r, g, b]列表表示所以是三维的。
pixels3d(Surface) - array
和array3d一样但是不会复制Surface中的像素而是直接返回数组其中每个像素都与原来的Surface关联和PixelArray类似。因此它会锁定Surface等到数组被删除才解锁。
array_alpha(Surface) - array
生成一个二维数组每个像素点表示该像素的Alpha值即(R, G, B, A)中的A。
pixels_alpha(Surface) - array
和array_alpha一样但是不会复制Surface中的像素而是直接返回数组其中每个像素都与原来的Surface关联和PixelArray类似。因此它会锁定Surface等到数组被删除才解锁。
array_red(Surface) - array
生成一个二维数组每个像素点表示该像素的Red值即(R, G, B, A)中的R。
同理还有array_green, array_blue方法为节省篇幅这里没有列举
pixels_red (Surface) - array
同理还有pixels_green, pixels_blue方法为节省篇幅这里没有列举
array_colorkey(Surface) - array
生成一个二维数组每个像素点表示该像素的colorkey。如果符合colorkey的颜色那么它将显示为0透明否则是255不透明
make_surface(array) - Surface
将2d或3d数组转换为表面
blit_array(Surface, array) - None
将数组转换为表面后绘制到Surface上表面和数组必须尺寸相同。它相当于Surface.blit(pg.surfarray.ake_surface(array), (0, 0))但是速度会更快。
map_array(Surface, array3d) - array2d
将3d数组转换为2d数组
22.6 BufferProxy对象方法索引
BufferProxy直译就是缓冲代理存储了表面最原始的信息是pygame模块的关键。BufferProxy可以直接调用来实例化但是更常用的是通过表面的get_view和get_buffer方法。 Surface.get_buffer() - BufferProxy
Surface.get_view(kind2) - BufferProxy get_buffer为表面生成一个像素缓冲区BufferProxy和PixelArray的内容其实差不多。 get_view将表面的内部像素缓冲区导出为数组。kind参数是长度为1的字符串0123r g b或a。0返回连续的非结构化字节视图1返回一个(表面宽度*表面高度)连续像素数组2返回一个(surface-width, surface-height)原始像素数组默认值3返回一个(surface-width, surface-height, 3) RGB颜色数组r,g,b,a分别表示返回单个颜色平面数组。只有depth32的表面且表面的flags参数设为SRCALPHA才支持a。 这两个方法都会锁定表面被删除后才解锁。 由于BufferProxy过于底层涉及到许多内存的概念作者也不怎么明白而且基本不会使用下面直接列举它的方法和属性。 parent - Surface parent - parent 像素缓冲区使用的表面或者是实例化时传递给BufferProxy的参数 length - int 导出的有效字节数。对于不连续的数据即不是单个内存块的数据在间隙内的字节被排除在计数之外。此属性相当于Py_buffer的C结构体len字段。 raw - bytes 像素缓冲区的原始码。 write(buffer, offset0) 覆盖父对象数据中的字节。数据必须是连续的C或F否则会引发ValueError。参数buffer是一个str/bytes对象。可选的偏移量给出了缓冲区内开始覆盖的起始位置(以字节为单位)。如果偏移量为负值或大于或等于缓冲区代理的长度值则引发IndexException。如果len(buffer) proxy。length offset抛出ValueError。 23 pygame探索 参考资料https://pyga.me/docs/ref/pygame.html 23.1 pygame主模块索引 先介绍子模块在接近末尾的地方介绍pygame主模块可能令人疑惑。但事实上pygame主模块里面并没有什么特别重要的内容因为学习pygame的时候读者已经了解了主模块中常用的函数接下来将整理一些函数的用法。 以下是pygame主模块中唯一可能用到的4个东西剩下的都没什么用。 init() - (numpass, numfail) 初始化pygame所有子模块并返回初始化成功的数量和失败的数量。 其实在pygame的每个子模块中都有init和quit方法用于初始化和退出单个的子模块。pygame功能很多有时候并不用于单纯的编写游戏有时候也会用于播放音乐等等。如果只需要使用pygame.mixer模块就无需初始化整个的pygame只需要调用pygame.mixer.init()而非pygame.init()。 quit() - None 退出pygame与init方法相反。这个方法会关闭pygame窗口。调用pg.quit方法并不会退出整个python程序只会退出pygame。有时候有必要在退出时顺便调用sys.exit来确保python程序完全退出。 register_quit(callable) - None 注册一个函数。当调用pygame.quit时会调用它。 error pygame.error继承于Exception表示一些pygame相关的异常。可用于异常捕获。 23.2 环境变量 部分pygame的行为可以通过环境变量来控制即操作os.environ。下面是一些常用的pygame相关环境变量及用法。 PYGAME_DISPLAY pygame的显示索引即pg.display.set_mode的display参数默认为0 PYGAME_FORCE_SCALE 强制set_mode使用缩放显示模式是default或photo。如果设置了“photo”则缩放使用最慢但质量最高的各向异性缩放算法(如果可用)。必须在调用pygame.display.set_mode()之前设置 PYGAME_BLEND_ALPHA_SDL2 这使得pygame对所有alpha混合使用SDL2 blitter。SDL2绘制器有时比默认的要快但使用不同的公式因此最终颜色可能不同。必须在调用pygame.init()初始化所有导入的pygame模块之前设置。 PYGAME_HIDE_SUPPORT_PROMPT 是否隐藏pygame启动时打印的那一段提示设置为1表示隐藏。 PYGAME_CAMERA 设置摄像机的后端如opencv。必须在pg.camera初始化之前调用。 SDL_IME_SHOW_UI 是否显示输入候选框。必须在pg.display.set_mode前面调用 SDL_VIDEO_CENTERED 是否将窗口设在屏幕中央。必须在pg.display.set_mode前面调用 SDL_VIDEO_WINDOW_POS 设置pygame窗口的位置左上角格式为x, y。必须在pg.display.set_mode前面调用 SDL_VIDEO_ALLOW_SCREENSAVER 默认情况下pygame运行时会禁用屏保如果设为1则表示允许显示屏幕保护系统。 SDL_JOYSTICK_ALLOW_BACKGROUND_EVENTS 默认情况下当窗口不在焦点中时游戏手柄这样的设备不会更新。然而使用这个环境变量即使窗口在后台也有可能获得操纵杆更新。必须在调用pygame.init()之前设置。 23.3 _sdl2 pygame._sdl2模块中包含了一些实验性的SDL2功能可能在未来有更改。_sdl2中还包含一些子模块。_sdl2不会被自动导入到pygame里面。 _sdl2包含以下几个模块 模块名描述controller操作控制器如游戏手柄touch触屏输入windowpygame多窗口video包括图像、纹理等 下一篇文章 制作中
