Tutoriales de Pygame - Introducción al Módulo de Sprites — pygame v2.6.1 documentation

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## Introducción al Módulo de Sprites

Author:

  Pete Shinners

Contact:

  pete@shinners.org

Traducción al español:

  Estefanía Pivaral Serrano

Comentario: una forma simple de entender los Sprites, es pensarlos como elementos visuales utilizados para representar objetos y personajes en juegos, y se pueden crear y manipular utilizando la biblioteca de Pygame. Si bien se podría traducir el término "sprite" por "imagen en movimiento" o "personaje animado", en el contexto de programación se ha adoptado ampliamente y es comúnmente utilizado en español, sin traducción.

La versión de pygame 1.3 viene con un nuevo módulo, `pygame.sprite`. Este módulo está escrito en Python e incluye algunas clases de nivel superior para administrar los objetos del juego. Al usar este módulo en todo su potencial, se puede fácilmente administrar y dibujar los objetos del juego. Las clases de sprites están muy optimizadas, por lo que es probable que tu juego funcione más rápido con el módulo de sprites que sin él.

El módulo de sprites también pretende ser genérico, resulta que lo podés usar con casi cualquier tipo de juego. Toda esta flexibilidad viene con una pequeña penalización, es necesario entenderlo para usarlo correctamente. El `reference documentation` para el módulo de sprites puede mantenerte andando, pero probablemente necesites un poco más de explicaicón sobre cómo usar `pygame.sprite` en tu propio juego.

Varios de los ejemplos de pygame (como "chimp" y "aliens") han sido actualizados para usar el módulo de sprites. Es posible que quieras verificarlos para ver de qué se trata este módulo de sprites. El módulo de chimp incluso tiene su propio tutorial línea por línea, que puede ayudar a comprender mejor la programación con python y pygame.

Tengan en cuenta que esta introducción asumirá que tienen un poco de experiencia programando con python y que están familiarizados con diferentes partes de la creación de un simple juego. En este tutorial la palabra "referencia" es usada ocasionalmente. Esta representa una variable de python. Las variables en python son referencias, por lo que pueden haber varias variables apuntando al mismo objeto.

### Lección de Historia

El término "sprite" es un vestigio de las computadoras y máquinas de juego más antiguas. Estas cajas antiguas no eran capaces de dibujar y borrar gráficos normales lo suficientemente rápido como para que funcionara como juego. Estas máquinas tenían un hardware especial para manejar juegos como objetos que necesitaban animarse rápidamente. Estos objetos eran llamados "sprites" y tenían limitaciones especiales, pero podían dibujarse y actualizarse muy rápido. Por lo general, existían en buffers especiales superpuestos en el video. Hoy en día las computadores se han vuelto lo suficientemente rápidas para manejar objetos similares a sprites sin un hardware dedicado. El término sprite es todavía usado para representar casi cualquier cosa en un juego 2D animado.

### Las Clases

El módulo de sprites viene con dos clases principales. La primera es `Sprite`, que debe usarse como clse base para todos los objetos de tu juego. Esta clase realmente no hace nada por sí sola, sólo incluye varias funciones para ayudar a administrar el objeto del juego. El otro tipo de clase es `Group`. La clase `Group` es un contenedor para diferentes objetos `Sprite`. De hecho, hay varios tipos diferentes de clases de Group. Algunos de los `Groups` pueden dibujar todos los elementos que contienen, por ejemplo.

Esto es todo lo que hay, realmente. Comenzaremos con una descriçión de lo que hace cada tipo de clase y luego discutiremos las formas adecuadas de usar las dos clases.

### La Clase Sprite

Como se mencionó anteriormente, la clase Sprite está diseñada para ser una clase base para todos los objetos del juego. Realmente no podés usarla por sí sola, ya que sólo tiene varios métodos para ayudarlo a trabajar con diferentes clases `Grupo`. El sprite realiza un seguimiento de a qué grupo pertenece. El constructor de clases (método `__init__`) toma un argumento de un `Grupo` (o listas de `Grupos`) al que debería pertencer la instancia `Sprite`. También se puede cambiar la pertenencia del `Sprite` con los métodos `add()` y `remove()`. Hay también un método `groups()`, que devuelve una lista de los grupos actuales que contiene el sprite.

Cuando se usen las clases de Sprite, es mejor pensarlas como "válidas" o "vivas", cuando pertenecen a uno o más `Grupos`. Cuando se eliminen las instancias de todos los grupos, pygame limpiará el objeto. (A menos que tengas tus propias referencias a la instancia en otro lugar.) El método `kill()` elimina los sprites de todos los grupos a los que pertenece. Esto eliminará limpiamente el objeto sprite. Si ya has armado algún juego, sabés que a veces eliminar limpiamente un objeto del juego puede ser complicado. El sprite también viene con un método `alive()` que devuelve "true" (verdadero) si todavía es miembro de algún grupo.

### La Clase Grupo

La clase `Group` es solo un simple contenedor. Similar a un sprite, tiene un método `add()` y otro método `remove()` que puede cambiar qué sprites pertenecen a el grupo. También podés pasar un sprite o una lista de sprites al constructor (`__init__()` method) para crear una instancia `Group` que contiene algunos sprites iniciales.

El `Group` tiene algunos otros métodos como `empty()` para eliminar todos los sprites de el grupo y `copy()` que devolverá una copia del grupo con todos los mismos miembros. Además, el método `has()` verificará rápidamente si el `Group` contiene un sprite o lista de sprites.

La otra función que usarás frecuentemente es el método `sprites()`. Esto devuelve un objeto que se puede enlazar para acceder a todos los sprites que contiene el grupo. Actualmente, esta es solo una lista de sprites, pero en una versión posterior de python es probable que use iteradores para un mejor rendimiento.

Como atajo, el `Group` también tiene un método `update()`, que llamará a un método `update()` para cada sprite en el grupo, pasando los argumentos a cada uno. Generalmente, en un juego se necesita alguna función que actualice el estado de los objetos del juego. Es muy fácil llamar a tu propio método usando el método `Group.sprites()`, pero este es un atajo que se usa lo suficiente como para ser incluido. También, tengan en cuenta que la clase base `Sprite` tiene un método ficticio, tipo "dummy", `update()` que toma cualquier tipo de argumento y no hace nada.

Por último, el Group tiene un par de otros métodos que permiten usarlo como funición interna `len()`, obteniendo el número de sprites que contiene, y el operador "truth" (verdad), que te permite hacer "if mygroup:" para verificar si el grupo tiene sprites.

### Mezclándolos Juntos

A esta altura, las dos clases parecen bastante básicas. No hacen mucho más de lo que podés hacer con una simple lista y tu propia clase de objetos de juego. Pero hay algunas ventajas grandes al usar `Sprite` y `Group` juntos. Un sprite puede pertenecer a tantos grupos como quieras, recordá que tan pronto como pertenezca a ningún grupo, generalmente se borrará (a menos que tengas otra referencia "no-grupales" para ese objeto)

Lo primero es una forma rápida y sencilla de categorizar sprites. Por ejemplo, digamos que tenemos un juego tipo Pacman. Podríamos hacer grupos separados por diferentes tipos de objetos en el juego. Fantasmas, Pac y Pellets (pastilla de poder). Cuando Pac come una pastilla de poder, podemos cambiar el estado de todos los objetos fantasma afectando a todo el grupo Fantasma. Esta manera es más rápida y sencilla que recorrer en loop la lista de todos los objetos del juego y comrpobar cuáles son fantasmas.

Agregar y eliminar grupos y sprites entre sí es una operación muy rápida, más rápida que usar listas para almacenar todo. Por lo tanto, podés cambiar de manera muy eficiente la pertenencia de los grupos. Los grupos se pueden usar para funcionar como atributos simples para cada objeto del juego. En lugar de rastrear algún atributo como "close_to_player" para un montón de objetos enemigos, podrías agregarlos a un grupo separado. Luego, cuando necesites acceder a todos los enemigos que están cerca del jugador, ya tenés una lista de ellos, en vez de examinar una lista de todos los enemigos, buscando el indicador "close_to_player". Más adelante, tu juego podría agregar múltiples jugadores, y en lugar de agregar más atributos "close_to_player2", "close_to_player3", podés fácilmente agregarlos a diferentes grupos o a cada jugador.

Otro beneficio importante de usar `Sprites` y `Groups` es que los grupos manejan limpiamente el borrado (o eliminación) de los objetos del juego. En un juego en el que muchos objetos hacen referencia a otros objetos, a veces eliminar un objeto puede ser la parte más difícil, ya que no puede desaparecer hasta que nadie haga referencia a él. Digamos que tenemos un objeto que está "persiguiendo" a otro objeto. El perseguidor puede mantener un Group simple que hace referencia al objeto (u objetos) que está persiguiendo. Si el objeto perseguido es destruido, no necesitamos preocuparnos por notificar al perseguidor que deje de perseguir. El perseguidor puede verlo por sí mismo que su grupo está ahora vacío y quizás encuentre un nuevo objetivo.

Una vez más, lo que hay que recordar es que agregar y eliminar sprites de grupos es una operación muy barata/rápida. Puede que te vaya mejor agregando muchos grupos para contener y organizar los objetos de tu juego. Algunos podrían incluso estar vacíos durante gran parte del juego, no hay penalizaciones por administrar tu juego de esta manera.

### Los Muchos Tipos de Grupos

Los ejemplos anteriores y las razones para usar `Sprites` y `Groups` son solo la punta del iceberg. Otra ventaja es que el módulo viene con varios tipos diferentes de `Groups`. Todos estos grupos funcionan como un `Group` normal y corrientes, pero también tienen funcionalidades añadidas (o ligeramente diferentes). Acá hay una lista de las clases `Group` incluidas con el módulo de sprites.

> `Group`

> > Este es el grupo estándar, "sin lujos", explicado principalmente anteriormente. La mayoría de los otros `Groups` se derivan de este, pero no todos.

> `GroupSingle`

> > Esto funciona exactamente como la clase regular `Group`, pero solo contiene el sprite agregado más recientemente. Por lo tanto, cuando agregues un sprite a este grupo, se "olvida" de los sprites que tenía anteriormente. Por lo tanto, siempre contiene solo uno o cero sprites.

> `RenderPlain`

> > Este es un grupo estándar derivado de `Group`. Tiene un método draw() que dibuja en la pantalla (o en cualquier `Surface`) todos los sprites que contiene. Para que esto funcione, requiere que todos los sprites contenidos tengan los atributos "imagen" y "rect". Estos son utilizados para saber qué blittear y donde blittear.

> `RenderClear`

> > Esto se deriva del grupo `RenderPlain` y agrega además un método llamado `clear()`. Esto borrará las posiciónes previas de todos los sprites dibujados. Utiliza la imagen de fondo para rellenar las áreas donde estaban los sprites. Es lo suficientemente inteligente como para manejar los sprites eliminados y borrarlos adecuadamente de la pantalla cuando se llama al método `clear()`.

> `RenderUpdates`

> > Este es el Cádilac de renderizado de `Groups`. Es heredado de `RenderClear`, pero cambia el método `draw()` para también devolver una lista de `Rects` de pygame, que representan todas las áreas de la pantalla que han sido modificadas.

Esa es la lista de los diferentes grupos disponibles. Hablaremos más acerca de estos grupos de rendering en la próxima sección. No hay nada que te impida crear tus propias clases de grupos tampoco. Son solo código de python, asi que podés heredar de uno de estos y agregar/cambiar lo que quieras. En el futuro, espero que podamos agregar un par más de `Groups` a la lista. Un `GroupMulti` que es como el `GroupSingle`, pero que puede contener hasta un número determinado de sprites (¿en algún tipo de búfer circular?). También un grupo súper renderizador que puede borrar la posición de los sprites sin necesitar una imagen de fondo para hacerlo (al tomar una copia de la pantalla antes de blittear). Quién sabe realmente, pero en el futuro podemos agregar más clases útiles a esta lista.

Nota de traducción: "rendering" se puede entender como el proceso de producir una imagen o animación a partir de datos digitales utilizando software de gráficos. La traducción puede ser "renderizado" o "procesamiento de imágenes".

### Los Grupos de Renderizado

De lo analizado anteriormente, podemos ver que hay tres grupos diferentes de renderizado. Con `RenderUpdates` podríamos salirnos con la nuestra, pero agrega una sobrecarga que no es realmente necesaria para algo como un juego de desplazamiento. Así que acá tenemos un par de herramientas, elegí la adecuada para cada trabajo.

Para un juego del tipo de desplazamiento, donde el fondo cambia completamente en cada cuadro, obviamente necesitamos no necesitamos preocuparnos por los rectángulos de actualización de python en la llamada `display.update()`. Definitvamente deberías ir con el grupo `RenderPlain` para administrar tu renderizado.

Para juegos donde el fondo es más estático, definitivamente no vas a querer que Pygame actualice la pantalla completa (ya que no es necesario). Este tipo de juegos generalmente implica borrar la posición anterior de cada objeto y luego dibujarlo en el lugar nuevo de cada cuadro. De esta manera solo estamos cambiando lo necesario. La mayoría de las veces solo querrás usar la clase `RenderUpdates` acá. Dado que también querrás pasar la lista de cambios a la función `display.update()`.

La clase `RenderUpdates` también hace un buen trabajo al minimizar las áreas superpuestas en la lista de rectángulos actualizados. Si la posición anterior y la actual de un objeto se superponen, las fusionará en un solo rectángulo. Combinado con el hecho de que maneja los objetos eliminados, esta es una poderosa clase `Group`. Si has escrito un juego que administra los rectángulos modificados para los objetos en el juego, sabés que ésta es la causa de la gran cantidad de código desordenado en el juego. Especialmente, una vez que empiezas a agregar objetos que puedan ser eliminados en cualquier momento. Todo este trabajo se reduce a los monstruosos métodos `clear()` y `draw()`. Además, con la verificación de superposición, es probable que sea más rápido que cuando lo hacías manualmente.

También hay que tener en cuenta que no hay nada que impida mezclar y combinar estos grupos de renderizado en tu juego. Definitivamente deberías usar múltiples grupos de renderizado cuando quieras hacer capas con tus sprites. Además, si la pantalla se divide en varias secciones, ¿quizás cada sección de la pantalla debería usar un grupo de representación adecuado?

### Detección de Colisiones

El módulo de sprites también viene con dos funciones de detección de colisiones muy genéricas. Para juegos más complejos, estos realmente no funcionarán adecuadamente, pero fácilmente se puede obtener el código fuente y modificarlos según sea necesario.

Acá hay un resumen de lo que son y lo que hacen.

> `spritecollide(sprite, group, dokill) -> list`

> > Esto verifica las colisiones entre un solo sprite y los sprites en un grupo. Requiere un atributo "rect" para todos los sprites usados. Devuelve una lista de todos los sprites que se superponen con el primer sprite. El argumento "dokill" es un argumento booleano. Si es verdadero, la funcion llamará al método `kill()` para todos los sprites. Esto significa que la última referencia para cada sprite esté probablemente en la lista devuelta. Una vez que la lista desaparece, también lo hacen los sprites. Un ejemplo rápido del uso de este bucle

> >     >>> for bomb in sprite.spritecollide(player, bombs, 1):
> >     ...     boom_sound.play()
> >     ...     Explosion(bomb, 0)

> > Esto encuentra todos los sprites en el grupo "bomb" que chocan con el jugador. Debido al argumento "dokill", elimina todas las bombas estrelladas. Por cada bomba que chocó, se reproduce el sonido "boom" y crea un nuevo `Explosion` donde estaba la bomba. (Tengan en cuenta que la clase `Explosion` acá sabe agregar cada instancia de la clase apropiada, por lo que no necesitamos almacenarla en una variable, esa última línea puede sonar un poco rara para los programadores python.)

> `groupcollide(group1, group2, dokill1, dokill2) -> dictionary`

> > Esto es similar a la función `spritecollide`, pero un poco más compleja. Comprueba las colisiones de todos los sprites de un grupo con los sprites de otro grupo. Hay un argumento `dokill` para los sprites en cada lista. Cuando `dokill1` es verdadero, los sprites que colisionan en `group1` serán `kill()` (matados). Cuando `dokill2` es verdaero, vamos a tener el mismo resultado para el `group2`. El diccionario que devuelve funciona así; cada clave (keys) en el diccionario es un sprite de `group1` que tuvo una colisión. El valor de esa clave es una lista de los sprites con los que chocó. Quizás otra muestra de código lo explique mejor.

> >     >>> for alien in sprite.groupcollide(aliens, shots, 1, 1).keys()
> >     ...     boom_sound.play()
> >     ...     Explosion(alien, 0)
> >     ...     kills += 1

> > Este código comprueba las colisiones entre las balas de los jugadores y todos los aliens con los que podrían cruzarse. En este caso, solo iteramos las claves (keys) del diccionario, pero podríamos recorrer también los `values()` o `items()` si quisiéramos hacer algo con los disparos específicos que chocaron con extraterrestres. Si recorrieramos `values()` estaríamos iterando listas que contienen sprites. El mismo sprite podría aparecer más de una vez en estas iteraciones diferentes, ya que el mismo 'disparo' pudo haber chocado con múltiples aliens.

Estas son las funciones básicas de colisión que vienen con pygame. Debería ser fácil crear uno propio que quizás use algo diferente al atributo "rect". ¿O tal vez intentar ajustar un poco más tu código afectando directamente el objeto de colisión en lugar de construir una lista de colisiones? El código en las funciones de colisión de sprites está muy optimizado, pero podrías acelerarlo ligeramente eliminando algunas funcionalidaded que no necesitas.

### Problemas Comunes

Actualmente hay un problema principal que atrapa a los nuevos usuarios. Cuando derivas tus nueva clase de sprites con la base de Sprite, TENÉS que llamar al método `Sprite._init_()` desde el método `_init_()` de tu propia clase. Si te olvidás de llamar al método `Sprite.__init__()`, vas a obtener un error críptico, como este

    AttributeError: 'mysprite' instance has no attribute '_Sprite__g'

### Extendiendo tus Propias Clases (Avanzado)

Debido a problemas de velocidad, las clases de `Group` actuales intentan solo hacer exactamente lo que necesitan, y no manejar muchas situaciones generales. Si decidís que necesitás funciones adicionales, es posible que desees crear tu propia clase `Group`.

Las clases `Sprite` y `Gorup` fueron diseñadas para ser extendidas, así que sentite libre de crear tus propias clases `Group` para hacer cosas especializadas. El mejor lugar para empezar es probablemente el código fuente real de python para el módulo de sprite. Mirar el actual grupo `Sprite` debería ser ejemplo suficiente de cómo crear el tuyo propio.

Por ejemplo, aquí está el código fuente para un `Group` de renderización que llama a un método `render()` para cada sprite, en lugar de simplemente blittear una variable de "imagen" de él. Como queremos que también maneje áreas actualizadas, empezaremos con una copia del grupo `RenderUpdates` original, acá está el código

    class RenderUpdatesDraw(RenderClear):
        """call sprite.draw(screen) to render sprites"""
        def draw(self, surface):
            dirty = self.lostsprites
            self.lostsprites = []
            for s, r in self.spritedict.items():
                newrect = s.draw(screen) #Here's the big change
                if r is 0:
                    dirty.append(newrect)
                else:
                    dirty.append(newrect.union(r))
                self.spritedict[s] = newrect
            return dirty

A continuación hay más información acerca de cómo podés crear tus propios objetos `Sprite` y `Group` de cero.

Los objetos `Sprite` solo "requieren" dos métodos: "add_internal()" y "remove_internal()". Estos son llamados por la clase `Group` cuando están eliminando un sprite de sí mismos. Los métodos `add_internal()` y `remove_internal()` tienen un único argumento que es un grupo. Tu `Sprite` necesitará alguna forma de realizar un seguimiento de los `Groups` a los que pertenece. Es probable que quieras intentar hacer coincidir los otros métodos y argumentos con la clase real de `Sprites`, pero si no vas a usar esos métodos, seguro que no los necesitás.

Son casi los mismos requerimientos para crear tu propio `Group`. De hecho, si observas la fuente, verás que el `GroupSingle` no está derivado de la clase `Group`, simplemente implementa los mismos métodos, por lo que realmente no se puede notar la diferencia. De nuevo, necesitás un método "add_internal()" y "remove_internal()" para que los sprites llamen cuando quieren pertenecer o eliminarse a sí mismos del grupo. Tanto `add_internal()` como `remove_internal()` tienen un único argumento que es un sprite. El único requisito adicional para las clases `Group` es que tengan un atributo ficticio llamado "_spritegroup". No importa cuál sea el valor, en tanto el atributo esté presente. Las clases Sprite pueden buscar este atributo para determinar la diferencia entre un "grupo" y cualquier contenedor ordinario de python. (Esto es importante porque varios métodos de sprites pueden tomar un argumento de un solo grupo o una secuencia de grupos. Dado que ambos se ven similares, esta es la forma más flexible de "ver" la diferencia.)

Deberías pasar por el código para el módulo de sprite. Si bien el código está un poco "afinado", tiene suficientes comentarios para ayudarte a seguirlo. Hay incluso una sección de tareas para hacer en la fuente si tenés ganas de contribuir.

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