python⾼效读取mp3_少⼉Python编程_第⼗五讲：图像和声⾳上⼀讲学习了Python游戏开发的简单⽅法，并在练习中下载和阅读了⼏个⼩游戏的源代码。本讲将⾃⼰动⼿制作游戏，练习编写50⾏左右的⽐较复杂的程序，在此过程中将继续学习图形图像相关知识、播放声⾳，以及运⽤前⾯学习的各种数据类型、函数等技术。
15.1 图形图像
15.1.1 原理
早期的计算机和⼿机都⽤按键输⼊，屏幕只能显⽰⽂字。后来随着软硬件升级，逐步出现彩⾊显⽰器，以窗⼝界⾯为主，使⽤⿏标和触摸屏操作的计算机和⼿机系统。
现在在屏幕上看到的所有显⽰都是以图⽚⽅式“绘制”出来的。之前讲过软件分为系统软件和应⽤软件，系统软件的⼀部分⼯作是管理当前开启的应⽤程序（应⽤软件），并将各个软件的输出“绘制”在屏幕上。因此作为普通开发者，只需要考虑应⽤软件的输出即可。
上⼀讲在窗⼝中绘制图形：窗⼝是开发者在程序内定义的⼀个固定⼤⼩的区域，绘图位置通过坐标（x,y）指定。
屏幕上显⽰的画⾯⼜分为图形和图像两种，之前学习的绘制矩形、圆形，以及显⽰⽂字都属于“图形”，
另⼀种是图像，它可能是拍摄的照⽚或者⽤画图软件绘制的卡通⼈物或风景，在Python程序中从⽂件读出，并将其内容绘制到某⼀区域，叫做绘制图像。
15.1.2 图像格式
顺序表和链表的优缺点从绘图的⾓度看，图像分为两种：带有透明度通道的图⽚和不带有透明度通道的图⽚。
图15.1 图⽚透明通道⽰意图
如图15.1所⽰，将两张卡通⽺图⽚绘制在背景图上，左侧不带透明通道，因此将其⽩⾊背景也贴了出来，右侧带透明通道，并其将卡通⽺的背景置为透明，贴图后的效果更加⾃然。⼀般情况下，在绘制背景图⽚，以及后⾯不需要透出其它图⽚时，使⽤不带透明通道的图⽚即可。⽽绘制前景图⽚，⽐如
游戏中需要移动变化的卡通⼈物，则使⽤带透明通道图⽚。
图像⼀般存储在图⽚⽂件中，通过不同的扩展名区分不同的格式，最常见的图⽚格式有bmp、jpg和png。bmp是早期的图像存储格式，它直接把图⽚中每个像素的颜⾊存储在图⽚⽂件中，占空间较⼤；jpg是最常⽤的图⽚存储格式，它⽤压缩算法将图⽚内容压缩后存储，占存储空间较⼩，有时也会损失⼀些图⽚的质量，在保存图⽚时可以设置压缩⽐例，以便在图⽚的⼤⼩和精度之间达到平衡；png采⽤⽆损压缩格式，存储的是带透明通道的图⽚。
15.1.3 获取图像
图形界⾯或多或少⽤到图像，⽐如：⽹站的Logo（商标）、软件的欢迎界⾯、⼩图标等，游戏为了提升视觉效果会⽤到更多的图像。
图15.2 下载⽹络图⽚
从⽹络上下载的图⽚多数是jpg格式，如果需要透明通道，则要使⽤绘图软件修改，或者在搜索时指定png格式。
下载⽹络图⽚简单快捷，但会涉及图⽚的版权问题，如果仅⽤于学习和实验，问题不⼤。也可以⾃⼰⽤电脑绘制图⽚，如使⽤Windows⾃带的绘图⼯具：开始->所有程序->附件->画图，绘图后保存成图⽚⽂件即可在程序中使⽤。另外，也可以把⼿机中的照⽚⽂件通过传到电脑上使⽤。常⽤的绘图⼯具还有⽤于修图的PhotoShop，和⽤于绘图的Illustrator等等。
15.1.4 Python绘图
任何编程语⾔，操作图⽚⼀般都需要三步：读取图⽚⽂件、调整图⽚、显⽰图⽚。本例使⽤游戏开发库pygame操作图⽚：
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第⼀步，使⽤pygame.image.load()函数读取图⽚，它⽀持主流的图⽚格式，读取⽂件后将其转换成pygame的内部图⽚存储格式。
第⼆步，使⽤ansform.scale()函数将图⽚缩放到指定⼤⼩。
第三步，使⽤画布提供的screen.blit()函数将图⽚按指定的位置显⽰在画布（绘图窗⼝）上。
01 import pygame
02
03 WIDTH = 640
04 HEIGHT = 480
05
06 pygame.init()
07 screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT))
08
09 back_img = pygame.image.load('bg.jpg')
10 background = ansform.scale(back_img, (WIDTH, HEIGHT))
11
12 running = True
13 while running:
14 for event in ():
15 pe == pygame.QUIT:
16            running = False
17    screen.blit(background, (0, 0))
18    pygame.display.update()
19
20 pygame.quit()
第01-07⾏引⼊pygame游戏开发模块，初始化，并创建⼀个宽为640，⾼为480的窗⼝。（详见上⼀讲）
第09⾏加载当前⽬录下的图⽚⽂件bg.jpg。
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第10⾏将图⽚缩放成与窗⼝同样的⼤⼩。
第12⾏设置变量running，⽤于控制程序主循环。
第13⾏⽤while实现程序主循环，当running为True时循环显⽰，否则退出。
第14-16⾏接收⽤户操作，当⽤户关闭窗⼝时将running设为False，退出主循环。
第17⾏⽤blit⽅法将背景图⽚显⽰在窗⼝之中（类似于将图像区域复制粘贴到显⽰区域），显⽰位置为(0,0)。
第18⾏更新显⽰，将内存中的数据显⽰在屏幕上。
第20⾏释放pygame资源。
15.2 播放声⾳
背景⾳乐和⾳效也是游戏重要的组成部分，本节介绍播放背景⾳乐和播放普通⾳效的⽅法。
15.2.1 ⾳频格式
与图像⼀样，声⾳数据也存储在⾳频⽂件中，常见的声⾳⽂件有两种格式，常⽤的扩展名有wav、ogg和mp3。wav也叫波形声⾳⽂件，是早期的数字⾳频格式，占空间较⼤，不适合较长时间的声⾳存储，常⽤于存储长短为⼏秒钟的⾳效，例如“叮”的⼀声响，⽽mp3是⽬前⽐较常⽤的声⾳⽂件存储格式，它使⽤压缩算法，对⾳频有⼀定损失，但相应数据量也较⼩，便于存储和传输。
15.2.2 获取声⾳⽂件
声⾳⽂件也可以从⽹络下载，或者⾃⼰录制。Windows系统中也有很多⾃带的⾳效⽂件，在计算机中搜索扩展名为“.wav”的⽂件即可查⾳效⽂件，使⽤时可将其复制到程序能访问的位置。搜索⽅法如图15.3所⽰：
15.3 查⾳效⽂件
15.2.3 Python播放声⾳
1. 播放背景⾳乐
播放声⾳⽂件，⾸先需要初始化声⾳模块，然后加载要播放的声⾳⽂件，最后是播放声⾳，本例中同样使⽤pygame游戏开发模块中提供的mixer混⾳⼦模块实现播放背景⾳乐。
使⽤pygame.mixer.init()初始化声⾳相关模块。
使⽤pygame.mixer.music.load()加载常见格式的声⾳⽂件。
使⽤pygame.mixer.music.play()播放声⾳。
使⽤pygame.mixer.music.set_volume()调节⾳量。
程序导⼊模块和主循环与前⼀例程相同，此处不再重复。在主循环之前加⼊以下代码即可循环播放当前⽬录下的背景⾳乐back.mp3⽂件。
01 pygame.mixer.init()
02 back_music = pygame.mixer.music.load('back.mp3')
03 pygame.mixer.music.set_volume(0.5)
04 pygame.mixer.music.play(loops=-1)
第01⾏初始化声⾳相关模块。
第02⾏加载当前⽬录下的声⾳⽂件back.mp3，运⾏程序前请先将要播放的⽂件复制到当前⽬录下。
第03⾏设置⾳量为最⼤⾳量的50%，以防⽌背景⾳乐声⾳过⼤。
第04⾏播放已加载的⾳乐，并使⽤loops参数设置播放次数，设置为-1时声⾳循环播放。
2. 播放其它⾳效
除了背景⾳乐之外，有时还需要根据⽤户的操作或者游戏需要偶尔播放⼀些⾳效⽂件，⽅法如下：
01 dound = pygame.mixer.Sound('warning.wav')
02 dound.play()
第01⾏⽤于加载⾳效⽂件。
第02⾏⽤于播放⾳效，默认为播放⼀次。
需要注意的是：以Sound⽅式加载的⾳效⽂件有⼀定的格式要求，只能播放简单格式的wav和ogg⽂件，当格式不符合要求时，程序将报错“Unable to open file”。另外需要注意的是在播放完⾳效后不能马上结束程序，否则将听不到声⾳的播放效果。
15.3 综合实例
本节将通过游戏“愤怒的⼩鸟”，学习游戏常⽤的程序技术，⾸先使⽤git下载源码（git使⽤⽅法详见前⼀讲）。
transport翻译成中文
在git bash中输⼊以下命令下载“愤怒的⼩鸟”项⽬：
$ git clone www.github/estevaofon/angry-birds-python angry-birds-python
该程序还依赖三⽅模块pymunk，在Anaconda Prompt中，⽤以下命令安装：
$ pip3 install pymunk
windbg教程进⼊下载后的angry-birds-python⽬录，可以看到程序包的具体内容，如图15.4所⽰：
图15.4 愤怒的⼩鸟项⽬
其中src为source code的缩写，意思是源代码；resources译为资源，其中包括游戏⽤到的图⽚和⾳效⽂件，有时也简写为res；README.md是说明⽂件，⽤Windows记事本打开该⽂件，可以看到其中介绍了该软件依赖的三⽅模块，以及运⾏该程序的⽅法；LICENSE是软件的版本信息。请读者⾃⾏进⼊每个⽬录，通过⽂件名和⽂件扩展名了解它们的⽤途。
之前讲解的例程中，为了⽅便调⽤，资源⽂件、代码⽂件以及说明⽂件常存储在同⼀个⽬录下⾯，⽽当程序中有多个代码⽂件和资源⽂件时，⽬录内容将变得⾮常混乱，建议读者在之后的项⽬中利⽤⽬录更好地分类和管理⽂件。
从Readme.md⽂件中可以看到，程序的⼊⼝（主要程序）是main.py，绝⼤多数项⽬的主程序名都为
main.py，这也是约定俗成的命名习惯。请读者在Spyder或者Jupyter中打开main.py，并运⾏该游戏，了解“愤怒的⼩鸟”的游戏规则。
请读者在main.py中到主循环、⽤户事件处理、以及绘图的相应代码，上⼀讲学习了对键盘事件的处理，本讲请读者⾃学对⿏标事件的处理（提⽰：⿏标关键字“MOUSE”）。
通过玩游戏可以了解：本游戏除了包含图⽚和声⾳之外，主要的难点在于物体的碰撞效果，碰撞效果使⽤pymunk三⽅库实现。它是⼀个物理计算引擎，很多游戏的运动效果都借助该库实现。
课后练习：（练习答案见本讲最后的⼩结部分）
课后练习：
练习⼀：实现简单版愤怒的⼩鸟，具体要求如下：
1. 游戏⽬标：接收⽤户⿏标事件，根据⿏标按下时长决定投掷⼩鸟的远近。当⼩鸟打中猪时，游戏结束。
2. 前景和背景⽤图⽚显⽰，⾄少两个前景物体：⼩鸟和猪。
3. 带背景⾳乐和⽤户操作⾳效，⽤户点击⿏标时播放⾳效。
4. 提⽰：参考以下代码06-09⾏计算抛物线的轨迹：
01 import math as m # 引⼊数学函数库
02 import matplotlib.pyplot as plt
03 %matplotlib inline
linux编程的基本过程04
05 # v是⼒度取值(100-1000), a是⾓度取值(0.1-2), width为窗⼝宽度
06 def calc(a,v,width):
07    arr = [m.floor(0.5+x*m.tan(a)-x*x/(s(a))) for x in range(width)]
08    arr = [i for i in arr if i >= 0]
09 return arr
10
11 arr = calc(1.3,800,640)
12 plt.plot(arr)
13 arr = calc(0.5,800,640)
14 plt.plot(arr)
程序运⾏结果如图15.5所⽰：
图15.5 抛物线图
本讲内容不多，但是练习的难度较⼤，对于完全没有编程经验的读者，是⼀个巨⼤的考验。编写程序
的最终⽬标是实现完整功能，⽽不是照猫画虎地做秀，增加难度也是必经的过程。
15.4 思维训练
15.4.1 解决复杂问题
本讲中的习题，不像之前的练习，照猫画虎就能完成，需要把学到的知识打散，再组合。⼩李同学在放假时做了四遍：第⼀天两遍、第⼆天⼀遍、第三天⼀遍，每做⼀遍之后，把源码删掉，再重新写。
⼀开始做的时候问题不断，以她三年级的英语⽔平，报错基本都看不懂。在常量、变量、坐标系、列表、表达式，判断和循环的缩进中，暴露出了很多前期学得不扎实的知识点。但随着不断地重复，提出的问题也越来越少。
最后她说她都把这五⼗多⾏代码背下来了，让她背了⼀遍，流程基本都对。有点像多年前流⾏背《新概念》英语中的例⽂。
下⾯分享⼀下解题思路：
第⼀步：拆分问题——把⼀个⼤问题拆分成⼏个⼩问题。
⼩李把问题分解为：1接收⿏标事件、2打到猪退出程序、3显⽰图像、4点⿏标播放⾳效、5根据⿏标时长确定⼩鸟的飞⾏距离。在这⼀步，⼩朋友切分的粒度不够完美，⽐如应该把⼩鸟按抛物线运动单列出来。但框架基本正确。
第⼆步：确定依赖关系，排列解决“⼩问题”的顺序。
由于问题之间存在前后的依赖关系，同时还需要考虑难易程度，顺序排列为：3->4->1->5->2。
第三步：按步骤解决“⼩问题”。
新⼿程序员常犯的错误是：把所有想到的功能都加上，然后再开始调试。可⼀旦遇到问题，就很难定位问题出在哪⼉。建议每做完⼀步，调试通过后再做下⼀步。
对⼩朋友来说，每解决⼀个⼩问题，都是⼀次⼩⼩的成功，这个过程也是不断地肯定⾃⼰的过程。在最后⼀遍练习中，她开始⼤量使⽤print语句打印状态信息。基本跳出了瞎蒙的状态。
15.4.2 统筹规划
统筹规划是运⽤统筹兼顾的基本思想，对错综复杂、种类繁多的⼯作进⾏统⼀筹划，合理安排的⽅法。对于解决复杂的问题尤为重要。1．层进式优化
在刚开始学习画画时，⽼师要求，先确定构图，然后画线稿；铺调⼦；再⼀遍⼀遍逐渐深⼊印画。
图15.6 层进优化
这种⽅法在软件⼯程中叫作螺旋模型，它不追求⼀次到位，⽽是把整个过程从时间分为多个阶段，每个阶段都包含：计划、执⾏、检查。它有以下优点：
如果⼯程中断，也保留了阶段性的成果，基本可⽤。
当遇到⼀些关键错误，能及时发现和调整。
时间规划合理，不会为⼀些细节的不完美影响⼤局。

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