Come ho creato un gioco di Biliardo in Python

Da moltissimo tempo avevo in mente di programmare un video gioco sul Biliardo: un gioco apparentemente semplice, ma che nasconde una certa complessità, soprattutto per rendere in modo realistico il movimento delle palle e le loro interazioni quando sono colpite.

In questo articolo voglio condividere il processo di sviluppo, le scelte progettuali, le sfide affrontate e cosa ho imparato.

Immaginare un tavolo da Biliardo e le sue logiche

L’obiettivo era creare una simulazione realistica di un tavolo da biliardo, con palle che rimbalzano, buche in cui queste devono essere lanciate, e la possibilità di controllare una stecca virtuale.

Per impostare il campo da gioco, ho definito le dimensioni del tavolo e ho stabilito alcuni parametri chiave come la dimensione delle palle, la loro massa, e la forza d’attrito. Questi parametri sono cruciali perché influenzano il modo in cui le palle si muovono e interagiscono tra di loro.

Il motore grafico

Ho deciso di utilizzare Python come linguaggio di programmazione, per la sua semplicità, e la libreria Pygame, un potente strumento per lo sviluppo di giochi 2D.

Con Pygame, ho creato la finestra del gioco e ho definito l’area di gioco, ovvero il tavolo da biliardo. Ho deciso di rappresentare il tavolo come un rettangolo all’interno della finestra, con un bordo per simulare le sponde del tavolo reale.

Gestione del movimento e della fisica

Le palle da biliardo sono il cuore del gioco. Ho voluto che il loro movimento fosse il più realistico possibile. Questo significava dover implementare una simulazione fisica di base: ogni palla ha una velocità iniziale, che diminuisce nel tempo a causa dell’attrito, fino a fermarsi completamente. Ho previsto anche l’attrito nei rimbalzi contro le sponde e tra le palle stesse.

La gestione delle collisioni tra le palle è stata una delle sfide più complesse. Quando due palle si scontrano, devono rimbalzare in direzioni diverse in base all’angolo di impatto, e la loro velocità deve cambiare in base alla velocità iniziale delle due palle.

Per farlo, ho definito le formule che implementano i concetti di fisica della conservazione della quantità di moto e la decomposizione delle forze lungo gli assi orizzontali e verticali.

La logica di gioco

Le buche nel biliardo sono il punto in cui il gioco diventa interessante. Ho posizionato sei buche lungo i bordi del tavolo, in corrispondenza degli angoli e al centro delle sponde più lunghe. Ogni buca è stata dimensionata in modo tale da permettere alle palle di entrarci, ma con una certa difficoltà, per mantenere la sfida del gioco.

Per la logica di gioco, ho implementato un sistema che rileva quando una palla entra in una buca. Quando ciò accade, la palla viene rimossa dal tavolo, e il punteggio del giocatore viene aggiornato di conseguenza.

L’Interfaccia utente

Un aspetto importante di qualsiasi gioco è l’interfaccia utente (UI). Volevo che il mio gioco fosse facile da giocare, anche per chi non ha mai giocato a biliardo. Ho quindi creato una stecca virtuale che il giocatore può controllare muovendo il mouse, e per regolare la forza con cui colpire le palle.

Un ripasso di fisica

Una collisione elastica è un impatto tra due corpi in cui l’energia cinetica totale dei corpi dopo l’impatto è uguale a quella precedente all’impatto. Nelle collisioni bidimensionali, la velocità di ciascun corpo è divisa in componenti perpendicolari: una tangente al punto di contatto e l’altra lungo la linea di collisione. Solo la velocità lungo la linea di collisione cambia in inversamente proporzionale alle loro masse.

Le sfide del debugging e l’ottimizzazione

Durante lo sviluppo, ho dovuto affrontare e risolvere alcune difficoltà. Ad esempio, inizialmente, alcune collisioni tra le palle non venivano gestite correttamente, causando comportamenti strani come palle che si sovrapponevano. Per risolvere questi problemi, ho dovuto analizzare attentamente la logica di collisione e fare aggiustamenti per garantire che ogni interazione fosse trattata correttamente.

L’ottimizzazione è stata un’altra area importante. Anche se Pygame è piuttosto efficiente, volevo assicurarmi che il gioco funzionasse fluidamente anche su hardware meno potente. Ho quindi prestato attenzione alla gestione delle risorse, riducendo al minimo le operazioni computazionali costose e ottimizzando il rendering grafico.

Conclusione

Sviluppare questo gioco di biliardo è stato un progetto abbastanza complesso, ma il risultato è molto gratificante, soprattutto perché mi ha permesso di rinfrescare la teoria della fisica delle collisioni elastiche!