สร้างเกมเดาะตะกร้อด้วย VPython

การเตรียมตัว

ไพทอนและไลบรารีที่เกี่ยวข้อง

วิกินี้ใช้ภาษาไพทอนและไลบรารีที่เกี่ยวข้องดังนี้

• Anaconda Scientific Python Distribution - ดูขั้นตอนจากวิกิ Python Programming/Setting Up Python
• ไลบรารี PyUSB - ดูขั้นตอนจากวิกิ การติดตั้งไลบรารี PyUSB
• ไลบรารี Visual (VPython) - ดูขั้นตอนจากวิกิ การติดตั้งไลบรารี Visual

บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์และโมดูลไดรเวอร์

บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ที่นำมาใช้เป็นตัวควบคุมผู้เล่นในวิกินี้ต้องถูกโปรแกรมเฟิร์มแวร์ให้สามารถอ่านค่าแสงผ่านพอร์ท USB ได้แล้ว ให้แน่ใจว่า

• ได้พัฒนาเฟิร์มแวร์ตามขั้นตอนของวิกิ การติดต่อกับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านพอร์ท USB ด้วย Arduino
• เฟิร์มแวร์รองรับการอ่านค่าแสง และได้แก้ไขโมดูลไดรเวอร์ peri.py ให้รองรับการอ่านค่าแสงในช่วง 0-1023 จากเมท็อด getLight() ได้อย่างถูกต้องตามที่ระบุไว้ในแบบฝึกหัดท้ายสไลด์บรรยาย การสื่อสารกับบอร์ด MCU ผ่านพอร์ต USB

องค์ประกอบของเกม

ตัวเกมพื้นฐานประกอบไปด้วย

• กำแพงและเพดาน (สีแดง) สร้างขึ้นจากคลาส vis.curve เพื่อใช้แสดงขอบเขตด้านซ้าย ขวา และบน ลูกตะกร้อจะกระดอนกลับเมื่อเคลื่อนที่เลยขอบเขตนี้
• ลูกตะกร้อ (สีเหลือง) สร้างขึ้นจากคลาส Ball ซึ่งสืบสกุลมาจากคลาส vis.sphere มีทิศทางการเคลื่อนที่ในสองมิติซึ่งคำนวณจากกฎการเคลื่อนที่
• แป้นรับลูกที่ควบคุมด้วยผู้เล่น (สีน้ำเงิน) สร้างขึ้นจากคลาส Player ซึ่งสืบสกุลมาจากคลาส vis.cylinder มีการเคลื่อนที่ในทิศทางซ้ายและขวาตามความเข้มของแสงที่อ่านได้จากบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์

ระบบพิกัด

VPython ใช้ระบบพิกัดในปริภูมิ 3 มิติ อย่างไรก็ตามตำแหน่งต่าง ๆ ของผู้เล่น ลูกตะกร้อ และกำแพง จะวางตัวอยู่ในระนาบ z=0 โดยที่พิกัด (x,y) มีทิศทางและขอบเขตดังภาพ ในที่นี้ BORDER เป็นค่าคงที่ที่กำหนดขึ้นมาในโปรแกรมซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนขอบเขตได้ตามต้องการ

สร้างแอพลิเคชันและการตั้งค่าคงที่เพื่อใช้ในเกม

ใช้เท็กซ์เอดิเตอร์สร้างไฟล์ชื่อ takro.py ตามโค้ดด้านล่าง

 1 import vis
 2 
 3 ANIM_RATE = 30
 4 BORDER = 10
 5 scene = vis.display(title='Takro',x=100,y=100,width=500,height=500)
 6 scene.center = (0,0)
 7 scene.range = BORDER*1.2
 8 
 9 border = vis.curve(pos=[
10     (-BORDER,-BORDER),
11     (-BORDER,+BORDER),
12     (+BORDER,+BORDER),
13     (+BORDER,-BORDER)
14     ],radius=0.1,color=vis.color.red)
15 
16 while True:
17     vis.rate(ANIM_RATE)

• บรรทัดที่ 1 อิมพอร์ตโมดูล vis ซึ่งเป็นโมดูลหลักของ VPython
• บรรทัดที่ 3-4 กำหนดค่าคงที่เพื่อใช้ในโปรแกรม โดย ANIM_RATE ใช้กำหนดอัตราการอัพเดตหน้าจอต่อวินาที และ BORDER ใช้กำหนดขอบเขตของสนามตามที่อธิบายไว้ในหัวข้อระบบพิกัดข้างต้น
• บรรทัดที่ 5-7 สร้างหน้าต่างขนาด 500x500 ที่มีหัวข้อ "Takro" ขึ้นมา หน้าต่างนี้ทำหน้าที่เสมือนช่องที่มองเข้าไปในปริภูมิสามมิติของ VPython โดยให้พิกัด (0,0) อยู่ที่จุดศูนย์กลางของหน้าต่าง และช่องหน้าต่างมีขอบเขตครอบคลุมพิกัด (-BORDER,-BORDER) - (+BORDER,+BORDER) ออกไป 20%
• บรรทัดที่ 9-14 สร้างกำแพงและเพดานเพื่อแสดงขอบเขตสนามด้วยเส้นสีแดง เริ่มต้นจากพิกัด (-BORDER,-BORDER) → (-BORDER,+BORDER) → (+BORDER,+BORDER) และจบลงที่พิกัด (+BORDER,-BORDER) เส้นแสดงกำแพงแต่ละท่อนมีรัศมี 0.1 หน่วย
• บรรทัดที่ 16-17 เป็นลูปอนันต์เพื่อให้โปรแกรมไม่จบการทำงาน ฟังก์ชัน vis.rate() ทำหน้าที่หน่วงเวลาเพื่อให้ลูปทำงานไม่เกินอัตราที่กำหนด (ในที่นี่คือ 30 รอบต่อวินาที) และยังทำหน้าที่ในการประมวลผลอินพุทจากเมาส์และคีย์บอร์ด ซึ่งการกดแป้น Ctrl ค้างไว้แล้วคลิ้กลากเมาส์ไปมาจะทำให้หน้าต่างหมุนเปลี่ยนมุมมอง ในขณะที่การกดแป้น Alt ค้างไว้แล้วลากเมาส์เป็นการซูมเข้าออก

รันสคริปต์ด้วยไพทอน (ที่มากับ Anaconda) ควรเห็นหน้าต่างขนาด 500x500 ปรากฏขึ้นพร้อมกำแพงสีแดงล้อมรอบสามทิศทาง

python takro.py