PyGameを使用したゲームを作成

2024年11月26日

こんにちは。

グローバルウェイの川嶌です。

Python初学者用の学習教材を探す機会があり、その中でPyGameに触れてみました。

PyGameを使うと100step程度のコードで簡単なゲームが作れます。

今回はPythonでゲームを作成できるPyGame紹介します。

この記事は以下の方を対象としています

★4 Python開発経験が3年以上。
★3 Python開発経験が1年以上。
★2 Python 初級者。簡単なプログラムコードが書けます。
★1 プログラミング未経験。

PyGameとは

PyGameは、初心者でも簡単に扱える、2Dゲーム開発に特化したシンプルで使いやすいライブラリです。2000年には登場しており、他のゲーム開発用ライブラリと比べて歴史が長いこともあり、ドキュメント類も充実しています。

開発環境を構築する

Pythonのインストールについては既に完了しているものとして説明します。

また、実行する環境はWindows環境を想定しています。ターミナルを開き、下記コマンドを実行しましょう。

pip install pygame

以上で、PyGameが使えるようになります。

サンプルコードを実行

まずは実際のコードを実行してみましょう。

下記のコードをファイルに保存します。

〔dodge_enemy.py〕

import pygame
import random

# ↓↓↓クラス定義はココから
# 色を定義するためのクラス
class Color:
    BLACK = (0, 0, 0)
    WHITE = (255, 255, 255)
    RED = (255, 0, 0)

# 画面を管理するクラス
class Screen:
    def __init__(self, width, height, font):
        self._width = width
        self._height = height
        self._font = font
        self._pg_display = pygame.display.set_mode(
            (width, height) # 2-1
        )

    @property
    def width(self):
        return self._width

    @property
    def height(self):
        return self._height

    # ゲームオブジェクトを描画するメソッド
    def draw(self, game_object_list):
        self._pg_display.fill(Color.BLACK)
        for gm in game_object_list:
            gm.draw(self._pg_display)
        pygame.display.flip() # 2-2

    # ゲームオーバー画面を表示するメソッド
    def display_game_over(self):
        text = self._font.render(“ゲームオーバー！”, True, Color.WHITE) # 4-3
        text_rect = text.get_rect(center=(self.width // 2, self.height // 2))
        self._pg_display.blit(text, text_rect) # 4-4
        pygame.display.flip() # 2-2

# ゲームオブジェクトの基本クラス
class GameObject:
    def __init__(self, screen, x, y, width, height, color):
        self._screen = screen
        self._color = color
        self._pg_rect = pygame.Rect(x, y, width, height) # 3-1

    @property
    def pg_rect(self):
        return self._pg_rect

    # 他のオブジェクトと衝突しているかを判定するメソッド
    def colliderect(self, game_object):
        return self._pg_rect.colliderect(game_object.pg_rect) # 3-2

    # オブジェクトを描画するメソッド
    def draw(self, pg_display):
        pass

# プレイヤーを表すクラス
class Player(GameObject):
    def __init__(self, screen, x, y, radius, color):
        super().__init__(
            screen, x – radius, y – radius, radius * 2, radius * 2, color
        )
        self._radius = radius

    # プレイヤーを移動させるメソッド
    def move(self, dx, dy):
        new_left = self._pg_rect.left + dx
        new_right = self._pg_rect.right + dx
        new_top = self._pg_rect.top + dy
        new_bottom = self._pg_rect.bottom + dy

        move_x = 0
        move_y = 0
        if self._screen.width > new_right and new_left > 0:
            move_x = dx

        if self._screen.height > new_bottom and new_top > 0:
            move_y = dy

        self._pg_rect.move_ip(move_x, move_y)

    # プレイヤーを描画するメソッド
    def draw(self, pg_display):
        pygame.draw.circle(
            pg_display, self._color, self._pg_rect.center, self._radius
        ) # 4-1

# 敵を表すクラス
class Enemy(GameObject):
    def __init__(self, screen, x, y, width, height, color, speed):
        super().__init__(screen, x, y, width, height, color)
        self._speed = speed

    # 敵を移動させるメソッド
    def move(self):
        self._pg_rect.move_ip(0, self._speed)

        if self._pg_rect.top > self._screen.height:
            self._pg_rect.y = -self._pg_rect.height
            self._pg_rect.x = random.randint(
                0, self._screen.width – self._pg_rect.width
            )

    # 敵を描画するメソッド
    def draw(self, pg_display):
        pygame.draw.rect(pg_display, self._color, self._pg_rect) # 4-2

# ↑↑↑クラス定義はココまで

# プログラムを実行すると、以降のコードが順次実行されます
pygame.init() # 1-1
pygame.font.init() # 1-2
font = pygame.font.SysFont(“MS Gothic”, 74)
screen = Screen(600, 400, font)
player_radius = 15
player = Player(screen, 300, 350, player_radius, Color.WHITE)
enemy_list = []

# 敵を生成するループ
for i in range(8):
    enemy_list.append(
        Enemy(
            screen,
            random.randint(0, screen.width – 30),
            -30,
            30,
            30,
            Color.RED,
            random.randint(5, 10),
        )
    )

running = True
game_over = False

# メインループ
while running:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False

    # キーボードで押下されているキーを配列で取得し、矢印キーの方向にプレイヤーを移動する。
    keys = pygame.key.get_pressed()
    if keys[pygame.K_LEFT]:
        player.move(-5, 0)
    if keys[pygame.K_RIGHT]:
        player.move(5, 0)
    if keys[pygame.K_UP]:
        player.move(0, -5)
    if keys[pygame.K_DOWN]:
        player.move(0, 5)

    # 敵の移動と衝突判定
    for enemy in enemy_list:
        enemy.move()
        if player.colliderect(enemy):
            game_over = True

    # 画面の描画
    screen.draw([player, *enemy_list])

    # ゲームオーバー時の処理
    if game_over:
        screen.display_game_over()
        pygame.time.delay(2000)
        running = False

    pygame.time.Clock().tick(60) # 5-1

pygame.quit()
print(“ゲーム終了”)

下記コマンドで実行してみましょう

python dodge_enemy.py

コマンドを実行すると、新しいウインドウが起動し、ゲームが開始されます。

赤い四角（Enemy）が落ちてくるので、白い丸(Player)をキーボードの矢印キーで操作して避けましょう。ぶつかってしまうとゲームオーバーです。

ゲームオーバー後、または右上の✕ボタンのクリックでゲームウインドウを閉じます。

サンプルコード解説

■実行順
コードは上から順番に実行されます。実行の流れとしては下記となります。
①import文により、メモリ内に外部ライブラリの内容が展開されます。
②class文により、メモリ内にクラス定義内容が展開されます。
③「pygame.init() # 1-1」の行で、最初の実行コードが実行されます。
　ここでは、メモリに展開された外部ライブラリpygameのinit関数を引数なしで実行します。
　実行が完了したら、次の行が順次実行されます。(同期実行)

④「while running:」の行は、runningという変数がTrueである限り無限にループして処理を繰り返します。runningがFalseになるタイミングは、ゲーム画面右上の×ボタンが押されるなどしてQUITイベントが発生した場合か、ゲームオーバーになって2秒経過した場合としています。

⑤ファイルの末端まで実行し、次に実行する処理がなくなったらプログラムは終了します。

■クラス定義
Color …ゲーム中に登場する色を定義しています

Screen …ゲーム画面のサイズや後述のGameObjectの描画を行う

GameObject …ゲーム画面上に登場するオブジェクトの基底クラス
　┣Player …キーボード操作できるプレイヤー

　┗Enemy …上から落ちてくる敵

■ 使用しているPyGame関数

呼び出しているPyGame関数の一覧と説明(ソース上のインラインコメントと本一覧の項番が対応します)

1. 初期化関連	1-1. pygame.init()	PyGameライブラリの初期化を行い、使用するモジュールを準備します。
1. 初期化関連	1-2. pygame.font.init()	フォントモジュールを初期化し、フォントを使用できるようにします。
2. 画面関連	2-1. pygame.display.set_mode(size)	指定したサイズのウィンドウを作成し、そのウィンドウを表すpygame.Surfaceオブジェクトを返します。
2. 画面関連	2-2. pygame.display.flip()	描画した内容を画面に反映させます。これにより、更新された画面がユーザーに表示されます。
3. 矩形関連	3-1. pygame.Rect(left, top, width, height)	矩形を定義するためのオブジェクトを作成します。このオブジェクトを使って、位置やサイズを管理します。
3. 矩形関連	3-2. pygame.Rect.colliderect(self, other_rect)	他の矩形と衝突しているかどうかを判定するメソッドです。このメソッドを使用して、オブジェクト同士の衝突を確認します。
4. 描画関連	4-1. pygame.draw.circle(surface, color, center, radius)	指定された色と位置で円を描画します。プレイヤーオブジェクトの形を表現するために使用します。
	4-2. pygame.draw.rect(surface, color, rect)	指定された色で矩形を描画します。敵やブロックの形を表現するために使用します。
	4-3. pygame.font.Font.render(self, text, antialias, color)	指定したフォント、アンチエイリアス設定、色を使ってテキストを描画するための画像を生成します。
	4-4. pygame.Surface.blit(self, source, dest)	あるSurfaceオブジェクト（source）を別のSurfaceオブジェクト（dest）の指定位置に描画します。これにより、テキストや画像を画面に表示できます。
5. 時間関連	5-1. pygame.time.Clock.tick(self, fps)	指定したフレームレート（60fps）でループするように動的に計算し待機します。これにより、ゲームの描画速度を一定に保ち、動作を滑らかにします。