Python利用3D引擎制作一個(gè)3D迷宮游戲

更新時(shí)間：2023年01月06日 09:30:30 作者：Leleprogrammer

Python有一個(gè)不錯(cuò)的3D引擎——Ursina。本文就來(lái)利用Ursina這一引擎制作一個(gè)簡(jiǎn)單的3D迷宮游戲，感興趣的小伙伴可以跟隨小編一起學(xué)習(xí)一下

Ursina是一個(gè)3D引擎，初步使用方法，見(jiàn)文章：詳解Python 3D引擎Ursina如何繪制立體圖形

了解完Ursina的初步用法，接下來(lái)，我們就開(kāi)始設(shè)計(jì)這個(gè)3D迷宮游戲啦！

效果：

墻面、地板、起始?jí)K、終點(diǎn)塊所需要的圖像資源我放在下面供大家下載

↓↓

brick.png

redstoneblock.jpg

greendiamondblock.jpg

plank.jpg

代碼詳解：

首先，要用Prim最小生成樹(shù)的方法生成迷宮，原理就是不斷遍歷還未遍歷過(guò)的墻，并不斷地刪除不需要的墻塊，代碼見(jiàn)文章：Python Prim算法通過(guò)遍歷墻實(shí)現(xiàn)迷宮的生成

這里，還有用遍歷網(wǎng)格生成迷宮的方法，不過(guò)在編輯這個(gè)3D迷宮時(shí)，我們最好選用上方遍歷墻的方式，順便送上遍歷網(wǎng)格的文章：Python利用Prim算法生成迷宮

把生成迷宮的代碼命名為create.py

在主程序main.py中導(dǎo)入相關(guān)模塊，其中ursina是整個(gè)3D引擎，ursina中有一個(gè)prefabs模塊，prefabs中有一些可以直接拿出來(lái)用的東西，比如first_person_controller中的FirstPersonController，是用于設(shè)置第一人稱的，sky中的Sky可以直接生成天空

然后，create模塊中createMaze模塊就是我們的Prim生成迷宮的算法

from ursina import *
from ursina.prefabs.first_person_controller import FirstPersonController
from ursina.prefabs.sky import Sky
from create import createMaze

接下來(lái)，創(chuàng)建Ursina主程序

app=Ursina()

把剛剛提供給大家的圖片存到同目錄下的texture文件夾，作為材質(zhì)包

在程序中引入這些材質(zhì)

wall_texture=load_texture("texture/brick.png")
start_texture=load_texture("texture/redstoneblock.jpg")
end_texture=load_texture("texture/greendiamondblock.jpg")
ground_texture=load_texture("texture/plank.jpg")

創(chuàng)建Wall類，墻壁方塊，繼承于Button類，注意，這里不要用Entity，Entity是沒(méi)有碰撞體積的，所以要判斷玩家是否落地，需要寫更多代碼，這里用Button類，后面使用第一人稱時(shí)可以更方便，這里parent是場(chǎng)景，也就是Ursina里默認(rèn)的scene，系統(tǒng)已經(jīng)自動(dòng)定義好了，model是cube，也就是正方體，texture即材質(zhì)，position是坐標(biāo)，坐標(biāo)現(xiàn)在還未確定，所以在__init__中添加為參數(shù)，color設(shè)置為白色，這樣貼材質(zhì)的時(shí)候才不會(huì)讓材質(zhì)變色，設(shè)置為白色，可以讓材質(zhì)顯示自己本身的顏色，Ursina中有color變量，一些常用的顏色可以這樣使用：color.顏色名，或者用rgb的形式

class Wall(Button):
    def __init__(self,position):
        super().__init__(
            parent=scene,
            model="cube",
            texture=wall_texture,
            color=color.white,
            position=position,
            origin_y=0.5
        )

再創(chuàng)建一個(gè)類Start，用作起始方塊，這里參數(shù)都差不多，只改了材質(zhì)

class Start(Button):
    def __init__(self,position):
        super().__init__(
            parent=scene,
            model="cube",
            texture=start_texture,
            color=color.white,
            position=position,
            origin_y=0.5
        )

然后Ground（地板）和End（結(jié)束點(diǎn)）的類也差不多，都只改了個(gè)材質(zhì)

class End(Button):
    def __init__(self,position):
        super().__init__(
            parent=scene,
            model="cube",
            texture=end_texture,
            color=color.white,
            position=position,
            origin_y=0.5
        )
 
class Ground(Button):
    def __init__(self,position):
        super().__init__(
            parent=scene,
            model="cube",
            texture=ground_texture,
            color=color.white,
            position=position,
            origin_y=0.5
        )

接下來(lái)是Player，我們這里不直接使用Ursina的FirstPersonController，因?yàn)樗到y(tǒng)已經(jīng)幫你設(shè)置好了行走速度、重力加速度、跳躍等等，這里在Pycharm編輯器里，ctrl+鼠標(biāo)點(diǎn)FirstPersonController即可看到對(duì)應(yīng)的FirstPersonController的系統(tǒng)代碼，系統(tǒng)代碼如下：

class FirstPersonController(Entity):
    def __init__(self, **kwargs):
        self.cursor = Entity(parent=camera.ui, model='quad', color=color.pink, scale=.008, rotation_z=45)
        super().__init__()
        self.speed = 5
        self.height = 2
        self.camera_pivot = Entity(parent=self, y=self.height)
 
        camera.parent = self.camera_pivot
        camera.position = (0,0,0)
        camera.rotation = (0,0,0)
        camera.fov = 90
        mouse.locked = True
        self.mouse_sensitivity = Vec2(40, 40)
 
        self.gravity = 1
        self.grounded = False
        self.jump_height = 2
        self.jump_up_duration = .5
        self.fall_after = .35 # will interrupt jump up
        self.jumping = False
        self.air_time = 0
 
        for key, value in kwargs.items():
            setattr(self, key ,value)
 
        # make sure we don't fall through the ground if we start inside it
        if self.gravity:
            ray = raycast(self.world_position+(0,self.height,0), self.down, ignore=(self,))
            if ray.hit:
                self.y = ray.world_point.y
 
 
    def update(self):
        self.rotation_y += mouse.velocity[0] * self.mouse_sensitivity[1]
 
        self.camera_pivot.rotation_x -= mouse.velocity[1] * self.mouse_sensitivity[0]
        self.camera_pivot.rotation_x= clamp(self.camera_pivot.rotation_x, -90, 90)
 
        self.direction = Vec3(
            self.forward * (held_keys['w'] - held_keys['s'])
            + self.right * (held_keys['d'] - held_keys['a'])
            ).normalized()
 
        feet_ray = raycast(self.position+Vec3(0,0.5,0), self.direction, ignore=(self,), distance=.5, debug=False)
        head_ray = raycast(self.position+Vec3(0,self.height-.1,0), self.direction, ignore=(self,), distance=.5, debug=False)
        if not feet_ray.hit and not head_ray.hit:
            self.position += self.direction * self.speed * time.dt
 
 
        if self.gravity:
            # gravity
            ray = raycast(self.world_position+(0,self.height,0), self.down, ignore=(self,))
            # ray = boxcast(self.world_position+(0,2,0), self.down, ignore=(self,))
 
            if ray.distance <= self.height+.1:
                if not self.grounded:
                    self.land()
                self.grounded = True
                # make sure it's not a wall and that the point is not too far up
                if ray.world_normal.y > .7 and ray.world_point.y - self.world_y < .5: # walk up slope
                    self.y = ray.world_point[1]
                return
            else:
                self.grounded = False
 
            # if not on ground and not on way up in jump, fall
            self.y -= min(self.air_time, ray.distance-.05) * time.dt * 100
            self.air_time += time.dt * .25 * self.gravity
 
 
    def input(self, key):
        if key == 'space':
            self.jump()
 
 
    def jump(self):
        if not self.grounded:
            return
 
        self.grounded = False
        self.animate_y(self.y+self.jump_height, self.jump_up_duration, resolution=int(1//time.dt), curve=curve.out_expo)
        invoke(self.start_fall, delay=self.fall_after)
 
 
    def start_fall(self):
        self.y_animator.pause()
        self.jumping = False
 
    def land(self):
        # print('land')
        self.air_time = 0
        self.grounded = True
 
 
    def on_enable(self):
        mouse.locked = True
        self.cursor.enabled = True
 
 
    def on_disable(self):
        mouse.locked = False
        self.cursor.enabled = False

我們只需要修改里面一些參數(shù)，__init__是一定要被修改的，跳躍的時(shí)候有時(shí)候會(huì)卡墻，然后跳到迷宮頂端，所以咱們這里禁用跳躍，重寫jump函數(shù)，用pass代替即可。

gravity是重力，我們準(zhǔn)備這樣設(shè)計(jì)：一開(kāi)始，我們是在半空中，然后緩緩下降，進(jìn)入迷宮初始點(diǎn)，所以要緩緩下降就需要改到重力，將self.gravity改為0.01，也就是默認(rèn)的1%，然后將玩家移動(dòng)速度設(shè)置為6，也就是將self.speed設(shè)置為6，self.position是坐標(biāo)，暫時(shí)未知，用全局變量代替，camera像scene和color一樣，也是Ursina系統(tǒng)代碼中已經(jīng)幫我們定義好的了，我們無(wú)需重新定義，直接使用即可，camera中的fov是視角，咱們?cè)O(shè)置大一點(diǎn)，改為140，也差不多算廣角了，然后設(shè)置self.mouse_sensitivity（鼠標(biāo)敏感度），這個(gè)要像系統(tǒng)代碼一樣用Vec2，而且要傳兩個(gè)參數(shù)，我也不知道為啥這樣，反正系統(tǒng)怎么寫，咱們格式就盡量跟系統(tǒng)一樣。其實(shí)這個(gè)靈敏度，就是鼠標(biāo)移動(dòng)視角的時(shí)候的速度，原來(lái)是40，40，這里我們?cè)O(shè)置為原來(lái)的4倍，160，160。

別忘了要執(zhí)行父類的初始化函數(shù)哦！（super().__init__()）

class Player(FirstPersonController):
    def __init__(self):
        global startPosition
        super().__init__()
        camera.fov=140
        self.position=startPosition
        self.gravity=0.01
        self.speed=6
        self.mouse_sensitivity=Vec2(160,160)
 
    def jump(self):
        pass

接下來(lái)，生成迷宮，然后定義參數(shù)，banPositions存儲(chǔ)起始?jí)K和結(jié)束塊的坐標(biāo)，生成地板的時(shí)候要跳過(guò)，因?yàn)樵谶@兩個(gè)塊的地板是與其他不同的

maze=createMaze(15,15)
startPosition=None
endPosition=None
banPostions=[]

這里，因?yàn)橐粋€(gè)格寬度的路很窄，顯得不寬敞，而且有時(shí)候行走也有些不方便，這里，我們把每個(gè)塊放大為2x2，然后再創(chuàng)建場(chǎng)景

for y in range(1,4):
    for x,row in enumerate(maze):
        for z,value in enumerate(row):
            if str(value)=="s":
                Start((x*2,0,z*2))
                Start((x*2,0,z*2+1))
                Start((x*2+1,0,z*2))
                Start((x*2+1,0,z*2+1))
                startPosition=(x*2,3,z*2)
                banPostions.append([x*2,z*2])
                banPostions.append([x*2,z*2+1])
                banPostions.append([x*2+1,z*2])
                banPostions.append([x*2+1,z*2+1])
            elif str(value)=="e":
                End((x*2,0,z*2))
                End((x*2,0,z*2+1))
                End((x*2+1,0,z*2))
                End((x*2+1,0,z*2+1))
                endPosition=(x*2,3,z*2)
                banPostions.append([x*2,z*2])
                banPostions.append([x*2,z*2+1])
                banPostions.append([x*2+1,z*2])
                banPostions.append([x*2+1,z*2+1])
            elif str(value)=="0":
                Wall((x*2,y,z*2))
                Wall((x*2,y,z*2+1))
                Wall((x*2+1,y,z*2))
                Wall((x*2+1,y,z*2+1))

生成地板

y2=0
for x2 in range(x*2+1):
    for z2 in range(z*2+1):
        if not ([x2,z2] in banPostions):
            Ground((x2,y2,z2))

然后實(shí)例化player和sky，最后運(yùn)行程序

player=Player()
sky=Sky()
 
app.run()

這樣就可以實(shí)現(xiàn)文章一開(kāi)始圖片中的效果啦！

不過(guò)我們走到終點(diǎn)也沒(méi)有啥效果，這個(gè)就留給大家自己嘗試和拓展啦！在這里就不再講解~

最后，附上main.py的參考代碼（迷宮生成的代碼到我文章開(kāi)頭給出的鏈接中查看復(fù)制）：

from ursina import *
from ursina.prefabs.first_person_controller import FirstPersonController
from ursina.prefabs.sky import Sky
from create import createMaze
 
app=Ursina()
 
wall_texture=load_texture("texture/brick.png")
start_texture=load_texture("texture/redstoneblock.jpg")
end_texture=load_texture("texture/greendiamondblock.jpg")
ground_texture=load_texture("texture/plank.jpg")
 
class Wall(Button):
    def __init__(self,position):
        super().__init__(
            parent=scene,
            model="cube",
            texture=wall_texture,
            color=color.white,
            position=position,
            origin_y=0.5
        )
 
class Start(Button):
    def __init__(self,position):
        super().__init__(
            parent=scene,
            model="cube",
            texture=start_texture,
            color=color.white,
            position=position,
            origin_y=0.5
        )
 
class End(Button):
    def __init__(self,position):
        super().__init__(
            parent=scene,
            model="cube",
            texture=end_texture,
            color=color.white,
            position=position,
            origin_y=0.5
        )
 
class Ground(Button):
    def __init__(self,position):
        super().__init__(
            parent=scene,
            model="cube",
            texture=ground_texture,
            color=color.white,
            position=position,
            origin_y=0.5
        )
 
class Player(FirstPersonController):
    def __init__(self):
        global startPosition
        super().__init__()
        camera.fov=140
        self.position=startPosition
        self.gravity=0.01
        self.speed=6
        self.mouse_sensitivity=Vec2(160,160)
 
    def jump(self):
        pass
 
maze=createMaze(15,15)
startPosition=None
endPosition=None
banPostions=[]
for y in range(1,4):
    for x,row in enumerate(maze):
        for z,value in enumerate(row):
            if str(value)=="s":
                Start((x*2,0,z*2))
                Start((x*2,0,z*2+1))
                Start((x*2+1,0,z*2))
                Start((x*2+1,0,z*2+1))
                startPosition=(x*2,3,z*2)
                banPostions.append([x*2,z*2])
                banPostions.append([x*2,z*2+1])
                banPostions.append([x*2+1,z*2])
                banPostions.append([x*2+1,z*2+1])
            elif str(value)=="e":
                End((x*2,0,z*2))
                End((x*2,0,z*2+1))
                End((x*2+1,0,z*2))
                End((x*2+1,0,z*2+1))
                endPosition=(x*2,3,z*2)
                banPostions.append([x*2,z*2])
                banPostions.append([x*2,z*2+1])
                banPostions.append([x*2+1,z*2])
                banPostions.append([x*2+1,z*2+1])
            elif str(value)=="0":
                Wall((x*2,y,z*2))
                Wall((x*2,y,z*2+1))
                Wall((x*2+1,y,z*2))
                Wall((x*2+1,y,z*2+1))
 
y2=0
for x2 in range(x*2+1):
    for z2 in range(z*2+1):
        if not ([x2,z2] in banPostions):
            Ground((x2,y2,z2))
 
player=Player()
sky=Sky()
 
app.run()

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