pygame を使ってみる

1. エグゼクティブサマリー

pygame は2次元ゲームのフレームワークである．Python で動作する．

このWebページでは，pygame の次の機能を試す．

画面（ウインドウ）を開く
2次元のグラフィックス：直線，楕円，四角形
テキスト
イベントとアクション：キーボード，マウス

ここではPythonを使う．

2. 前準備（必要ソフトウェアの入手）

ここでは、最低限の事前準備について説明する。機械学習や深層学習を行う場合は、NVIDIA CUDA、Visual Studio、Cursorなどを追加でインストールすると便利である。これらについては別ページ https://www.kkaneko.jp/cc/dev/aiassist.htmlで詳しく解説しているので、必要に応じて参照してください。

Python 3.12 のインストール（Windows 上） [クリックして展開]

以下のいずれかの方法で Python 3.12 をインストールする。Python がインストール済みの場合、この手順は不要である。

方法1：winget によるインストール

管理者権限のコマンドプロンプトで以下を実行する。管理者権限のコマンドプロンプトを起動するには、Windows キーまたはスタートメニューから「cmd」と入力し、表示された「コマンドプロンプト」を右クリックして「管理者として実行」を選択する。

winget install --id Python.Python.3.12 -e --scope machine --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 Include_test=0 Include_pip=1 Include_launcher=1 InstallLauncherAllUsers=1 TargetDir=\"C:\Program Files\Python312\""
powershell -Command "$p='C:\Program Files\Python312'; $s=\"$p\Scripts\"; $m=[Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine'); if($m -notlike \"*$s*\") { [Environment]::SetEnvironmentVariable('Path', \"$p;$s;$m\", 'Machine') }"

--scope machine を指定することで、システム全体（全ユーザー向け）にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動すると PATH が自動的に設定される。

方法2：インストーラーによるインストール

Python 公式サイト（https://www.python.org/downloads/）にアクセスし、「Download Python 3.x.x」ボタンから Windows 用インストーラーをダウンロードする。
ダウンロードしたインストーラーを実行する。
初期画面の下部に表示される「Add python.exe to PATH」に必ずチェックを入れてから「Customize installation」を選択する。このチェックを入れ忘れると、コマンドプロンプトから python コマンドを実行できない。
「Install Python 3.xx for all users」にチェックを入れ、「Install」をクリックする。

インストールの確認

コマンドプロンプトで以下を実行する。

python --version

バージョン番号（例：Python 3.12.x）が表示されればインストール成功である。「'python' は、内部コマンドまたは外部コマンドとして認識されていません。」と表示される場合は、インストールが正常に完了していない。

AIエディタ Windsurf のインストール（Windows 上） [クリックして展開]

Pythonプログラムの編集・実行には、AIエディタの利用を推奨する。ここでは、Windsurfのインストールを説明する。Windsurf がインストール済みの場合、この手順は不要である。

winget install --scope machine --id Codeium.Windsurf -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --custom "/SP- /SUPPRESSMSGBOXES /NORESTART /CLOSEAPPLICATIONS /DIR=""C:\Program Files\Windsurf"" /MERGETASKS=!runcode,addtopath,associatewithfiles,!desktopicon"
powershell -Command "$env:Path=[System.Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine')+';'+[System.Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','User'); windsurf --install-extension MS-CEINTL.vscode-language-pack-ja --force; windsurf --install-extension ms-python.python --force; windsurf --install-extension Codeium.windsurfPyright --force"

【関連する外部ページ】

Windsurf の公式ページ: https://windsurf.com/

pygame のインストール [クリックして展開]

pip install -U pygame

Windows での pygame のインストールの詳細は，別ページ »で説明している．

3. 実行のための準備とその確認手順（Windows 前提）

3.1 プログラムファイルの準備

第5章に掲載するソースコードをテキストエディタ（メモ帳，spyder 等）に貼り付け，main.py として保存する（文字コード：UTF-8）．

3.2 実行コマンド

コマンドプロンプトでファイルの保存先ディレクトリに移動し，以下を実行する．

python main.py

3.3 動作確認チェックリスト

確認項目	期待される結果
画面を開くプログラムの起動時	640×480 の黒いウインドウが表示される
描画プログラムの起動時	指定した色・形状・文字列がウインドウ上に描画される
キーボードイベントプログラムで矢印キーを連打	円が矢印キーの方向に5ピクセルずつ移動し，軌跡が残る
ウインドウ右上の「x」をクリック	プログラムが終了する（ウインドウは消えないが，プログラムは止まる）

4. 概要・使い方・実行上の注意

各プログラムのソースコードは第5章に掲載している．終了するには，ウインドウ右上の「x」を1回だけクリックする（ウインドウは消えないが，プログラムは止まる）．

画面（ウインドウ）を開く

pygame を初期化し，幅640，高さ480のウインドウを開く．ウインドウタイトルには「pygame demo」と表示される．

* 演習問題：spyder を起動し，上の手順を行いなさい．

直線

pygame.draw.line で直線を描画する．色（RGB），始点座標，終点座標，線幅を指定する．

* 演習問題：「(0, 95, 0)」を書き換えて，色を変えてみなさい．実行ボタンを押して確認すること．

* 演習問題：「(0, 0), (80, 80)」を書き換えて，形を変えてみなさい．実行ボタンを押して確認すること．

四角形

pygame.draw.rect で四角形を描画する．色（RGB），矩形領域（Rect），線幅を指定する．

* 演習問題：「(0, 80, 0)」を書き換えて，色を変えてみなさい．実行ボタンを押して確認すること．

* 演習問題：「(10, 10, 80, 50)」を書き換えて，形を変えてみなさい．実行ボタンを押して確認すること．

楕円

pygame.draw.ellipse で楕円を描画する．色（RGB）と外接矩形領域を指定する．

* 演習問題：「(0, 100, 0)」を書き換えて，色を変えてみなさい．実行ボタンを押して確認すること．

* 演習問題：「(50, 50, 200, 100)」を書き換えて，形を変えてみなさい．実行ボタンを押して確認すること．

テキスト

pygame.font.Font でフォントを生成し，render でテキストサーフェスを作成し，blit で画面上に描画する．

* 演習問題：「(255, 255, 255)」を書き換えて，色を変えてみなさい．実行ボタンを押して確認すること．

* 演習問題：「hello, world」を書き換えて，表示されるテキストを変えてみなさい．実行ボタンを押して確認すること．

キーボードの矢印キー（上，下，右，左）

初期値：x = 100, y = 200 に設定
キーボードが押されたときのイベントに対して，イベントハンドラを定める
- 上：y = y - 5
- 下：y = y + 5
- 右：x = x + 5
- 左：x = x - 5

矢印キーの入力に応じて円の描画位置を移動させる．ESCAPEキーで終了できる．

起動したら，矢印キーを連打する（押しっぱなしではイベントが発生しない．連打すること）．

* 演習問題：上の手順を行いなさい．

5. ソースコード

画面（ウインドウ）を開く

import sys
import pygame
from pygame.locals import *
class PyManMain:
    def __init__(self, width=640, height=480):
        pygame.init()
        self.width = width
        self.height = height
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.width, self.height))
        pygame.display.set_caption("pygame demo")
    def MainLoop(self):
        while 1:
            for event in pygame.event.get():
                if event.type == pygame.QUIT:
                    sys.exit()

MainWindow = PyManMain()
MainWindow.MainLoop()

直線

import sys
import pygame
from pygame.locals import *
class PyManMain:
    def __init__(self, width=640, height=480):
        pygame.init()
        self.width = width
        self.height = height
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.width, self.height))
        pygame.display.set_caption("pygame demo")
    def MainLoop(self):
        self.screen.fill((0, 0, 0))
        pygame.draw.line(self.screen, (0, 95, 0), (0, 0), (80, 80), 5)
        pygame.display.update()
        while 1:
            for event in pygame.event.get():
                if event.type == pygame.QUIT:
                    sys.exit()

MainWindow = PyManMain()
MainWindow.MainLoop()

四角形

import sys
import pygame
from pygame.locals import *
class PyManMain:
    def __init__(self, width=640, height=480):
        pygame.init()
        self.width = width
        self.height = height
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.width, self.height))
        pygame.display.set_caption("pygame demo")
    def MainLoop(self):
        self.screen.fill((0, 0, 0))
        pygame.draw.rect(self.screen, (0, 80, 0), Rect(10, 10, 80, 50), 5)
        pygame.display.update()
        while 1:
            for event in pygame.event.get():
                if event.type == pygame.QUIT:
                    sys.exit()

MainWindow = PyManMain()
MainWindow.MainLoop()

楕円

import sys
import pygame
from pygame.locals import *
class PyManMain:
    def __init__(self, width=640, height=480):
        pygame.init()
        self.width = width
        self.height = height
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.width, self.height))
        pygame.display.set_caption("pygame demo")
    def MainLoop(self):
        self.screen.fill((0, 0, 0))
        pygame.draw.ellipse(self.screen, (0, 100, 0), (50, 50, 200, 100))
        pygame.display.update()
        while 1:
            for event in pygame.event.get():
                if event.type == pygame.QUIT:
                    sys.exit()

MainWindow = PyManMain()
MainWindow.MainLoop()

テキスト

import sys
import pygame
from pygame.locals import *
class PyManMain:
    def __init__(self, width=640, height=480):
        pygame.init()
        self.width = width
        self.height = height
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.width, self.height))
        pygame.display.set_caption("pygame demo")
    def MainLoop(self):
        self.screen.fill((0, 0, 0))
        font = pygame.font.Font(None, 55)
        text = font.render("hello, world", True, (255, 255, 255))
        self.screen.blit(text, [20, 100])
        pygame.display.update()
        while 1:
            for event in pygame.event.get():
                if event.type == pygame.QUIT:
                    sys.exit()

MainWindow = PyManMain()
MainWindow.MainLoop()

キーボードの矢印キー（上，下，右，左）

import sys
import pygame
from pygame.locals import *
class PyManMain:
    def __init__(self, width=640, height=480):
        pygame.init()
        self.width = width
        self.height = height
        self.screen = pygame.display.set_mode((self.width, self.height))
        pygame.display.set_caption("pygame demo")
    def MainLoop(self):
        x = 100
        y = 200
        while 1:
            pygame.display.update()
            pygame.time.wait(30)
            pygame.draw.circle(self.screen, (0, 200, 0), (x, y), 5)
            for event in pygame.event.get():
                if event.type == pygame.QUIT:
                    sys.exit()
                if event.type == KEYDOWN:
                    if event.key == K_ESCAPE:
                        pygame.quit()
                        sys.exit()
                    if event.key == K_LEFT:
                        x = x - 5
                    if event.key == K_RIGHT:
                        x = x + 5
                    if event.key == K_UP:
                        y = y - 5
                    if event.key == K_DOWN:
                        y = y + 5

MainWindow = PyManMain()
MainWindow.MainLoop()

6. まとめ

pygame の初期化とウインドウ表示

pygame.init() で初期化し，pygame.display.set_mode で指定サイズのウインドウを開く．pygame.display.set_caption でウインドウタイトルを設定できる．

2次元グラフィックスの描画

pygame.draw モジュールで直線（line），四角形（rect），楕円（ellipse）を描画できる．各関数に描画先サーフェス，色（RGB），座標や領域，線幅を指定する．描画後は pygame.display.update() で画面を更新する．

テキストの描画

pygame.font.Font でフォントを生成し，render でテキストサーフェスを作成し，blit で画面上の指定座標に描画する．

イベント処理

pygame.event.get() でイベントを取得し，キーボードの押下（KEYDOWN）やウインドウの閉じ操作（QUIT）に応じた処理を記述する．矢印キーの入力で座標値を変化させ，画面上のオブジェクトを移動できる．

メインループ

pygame のプログラムは while 1: による無限ループの中でイベント取得と描画更新を繰り返す．ウインドウ右上の「x」をクリックするか，ESCAPEキーを押すことで終了する．