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    Python之漂亮的太阳系——闪瞎你的双眼!

     Ly Ly2020-06-22 17:54:09转载2530

    资源素材

    太阳系现在只有8大行星,连太阳一起,一共是9张图片。如果没有的朋友,可以到文末的下载地址下载。

    def openSolor(solar):
        def loadImg(name):
            str1= os.path.join(basePath, name+ '.png')
            img= Image.open(str1)
            solar[name]= img
     
        basePath= r'D:\太阳系\素材'
        # 
        loadImg('sun')
        loadImg('venus')
        loadImg('jupiter')
        loadImg('earth')
        loadImg('mars')
        loadImg('mercury')
        loadImg('neptune')
        loadImg('pluto')
        loadImg('uranus')
        loadImg('saturn')

    基本运动原理

    每颗行星的运动轨迹都是椭圆的,我们这里用一个参数方程来计算坐标:

    x=cos(arc)*a

    y=sin(arc)*b

    其中,a,b 是椭圆的长轴和短轴,arc是运行角度,x,y是水平面坐标。

    先上一张静态效果图吧!

    a5d0aa2fc5f858a811ad974461d6198.png

    参数的设置

    为了效果好看,实际参数不可能是真实的。但有几个关键条件至少应该满足。首先行星顺序别弄错,行星轨道之间的间距不是等距的,而是渐增的。

    其次是火星和木星直接有一个小行星带,所以这两个行星的轨道之间最好留出一个空隙。还有就是越往外圈的行星,绕行速度越慢。

    def initSolar(posList):
        def getNumber():
            return random.randint(0,35)*10
        posList['sun']={'pos': (0,360), 'rate': 2, 'scale':1, 'radx': 1, 'layer':360}
        posList['mercury']={'rate': 0.15, 'radx':500, 'arc': getNumber(), 'rady': 200, 'speed':15}
        posList['venus']={'rate': 0.2, 'radx':550, 'arc': getNumber(), 'rady': 250, 'speed':10}
        posList['earth']={'rate': 0.2, 'radx':630, 'arc': getNumber(), 'rady': 320, 'speed':8}
        posList['mars']={'rate': 0.2, 'radx':740, 'arc': getNumber(), 'rady': 410, 'speed':6}
        posList['jupiter']={'rate': 0.7, 'radx':1050, 'arc': getNumber(), 'rady': 650, 'speed':4}
        posList['saturn']={'rate': 1, 'radx':1250, 'arc': getNumber(), 'rady': 800, 'speed':3}
        posList['uranus']={'rate': 0.3, 'radx':1480, 'arc': getNumber(), 'rady': 970, 'speed':2}
        posList['neptune']={'rate': 0.3, 'radx':1740, 'arc': getNumber(), 'rady': 1160, 'speed':2}

    投影

    一般的效果是将行星围绕太阳的公转面至于一个水平面上,然后投影到垂直的屏幕上。投影算法不难。

                    x= math.sin(math.radians(a))* radx+ x0
                    y= math.cos(math.radians(a))* rady+ y0
                    showX= x
                    showY= midY- H/(D+y)*y

    其中,x,y是公转平面坐标,showX,showY是投影到垂直平面的坐标。H是平面的高度,D是屏幕到太阳系的距离。

    从数据来看,我们的太阳系模型是一个非常小的模型,或者电脑屏幕非常大。因为这两者实际差不多大,以至于从观察者的视角就可以出现很明显的近大远小效果。从这种效果就可以知道,数据与真实值差别极为巨大。

    近大远小的效果,只与y相关。

            data['scale']= (y0+D)/(y+D)

    遮挡效果

    为了有真实感,行星之间、行星与轨道之间,轨道与太阳之间等等的遮挡效果是最关键的。

    我们的做法是先画后半区,再画太阳,再画前半区。后半区中,远日行星先画;前半区中,近日行星先画。以保证正确的遮挡效果。

     drawOrb(img, solar, posList, 0, 90, True)
            pasteSolor(img, solar, posList)
            drawOrb(img, solar, posList, 90, 180, False)

    比较复杂一点的是行星与自身轨道之间的遮挡关系。必须实现一线穿一球的效果才好看。而且穿球位置不是固定不变的。这里,我们根据行星所在角度的不同,将轨道拆分为两半来画。

    一部分轨道是被行星遮挡的,另一部分轨道遮挡行星,但留一些空间,以实现比较自然的穿球效果。

        drawArc(arc1, arc)
                rate= posList[name]['rate']* posList[name]['scale']
                pic= solarImg[name].resize(effect.tupleRound(effect.tupleMul(solarImg[name].size, rate)), Image.ANTIALIAS)
                pos= effect.tupleRound(effect.tupleAdd(posList[name]['pos'], effect.tupleMul(pic.size, -0.5)))
                r, g, b, alpha= pic.split()
                img.paste(pic, pos, mask= alpha)
                # 穿球点,随arc不同而不同
                # 90度位置,在中心穿球,
                # 越接近0或180度,越接近球边缘
                # 根据这种性质,采用cos来模拟
                darc= abs(round(math.cos(math.radians(arc))*solarImg[name].size[1]*rate/50))
                # darc= abs(round(math.cos(math.radians(arc))*5))
                # print(name, arc, darc)
                drawArc(arc+darc, arc2)

    素材链接:https://pan.baidu.com/s/18ELL4aL-jHbIbIacMpVbjA

    提取码:5bjj

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