Python для детей. Анимация с черепашьей графикой - Виктор Рабинович

Простейшая пиксель анимация

Пиксельная графика – это форма цифровой графики, в которой с помощью программного обеспечения, изображения создаются с помощью пикселей. Пиксель это маленький квадратик на экране компьютера, который можно закрашивать тем или иным цветом. Когда маленькие разноцветные квадратики (пиксели) собраны вместе, они образуют изображение для человеческого глаза. Таким образом можно сформировать разнообразные изображения, например, изображения животных или человека. Собрав из пикселей изображение и используя компьютерную программу, можно создать анимацию, т. е. заставить изображение передвигаться, изменять выражение лица, увеличивать или уменьшать изображение в размерах и т. д. В этом разделе мы познакомимся, как с помощью простых команд Питона и черепашьей графики создать анимацию пиксельных изображений. Наш первый пример – создаем простейшее изображение, показанное ниже (слева)

Соответствующая программа представлена в таблице 7.

Поясним коротко алгоритм работы программы. На первом шаге создаем, пиксель на экране монитора в виде квадрата, который имеется в черепашьей библиотеке (коды между строками 1 и 2). Размер квадрата задан переменной delta. Изменяя ее, можно увеличивать либо уменьшать размеры всего изображения. Расстановка пикселей на экране задается строками программы, расположенными между линиями 3 и 4. Эти строки описывают одномерные списки row0, row1, row2,…row7, и каждый из этих списков является элементом двумерного списка Pixels=[row0,row1,row2,…row7] (списки в списке), на английском(list). Строки между линиями 6 и 7 определяют функцию, которая расставляет пиксели в соответствии с картой двумерного массива-списка. Обратим внимание на строку, обозначенную *. Эта строка служит для раскрашивания пикселя с координатой в ряду по номеру i и координатой в столбце по номеру j. В нашей мозаике цветов всего два цвета: зеленый и черный, как задано кодом строки 5: цифра 0 соответствует зеленому цвету, цифра 1-черному цвету. Если в строке, обозначенной * убрать слово grey, исчезнет окоймляющий пиксель ободок серого цвета.

Таблица 7

К показанному выше коду добавим следующие строки:

Таблица 8

В результате получим изображение, которое появляется и исчезает в различных точках экрана. Место расположение изображения задается датчиком случайных чисел, определяемых строкой, обозначенной двумя звездочками **. Для того, чтобы воспользоваться датчиком случайных чисел, мы импортировали библиотеку random.

Анимация собаки в стиле пиксель-арт

Приведем еще один промер анимационного изображения построенного с помощью базового примитива черепашьей графики. Используем примитив квадрат для построения собаки в стиле пиксель арт. Соответствующий код показан ниже в левой части таблицы 9. С правой стороны показаны несколько статических кадров полученного изображения. Поясним коротко алгоритм работы программы. На первом шаге создаем, пиксель на экране монитора в виде квадрата, который имеется в черепашьей библиотеке (строка #1). В нашем случае изображением, которое мы хотим построить, является собака, состоящая из множества(мозаики) собранных в определенном порядке пикселей. Расстановка пикселей задается строками программы, расположенными между линиями #2 и #3. Эти строки описывают одномерные списки Pix1,Pix2,Pix3,…Pix12, и каждый из этих списков является элементом двумерного списка Pixels=[Pix1,Pix2,Pix3,…Pix12] (списки в списке), на английском(list). Цифра 0 в одномерных списках означает отсуттствие пихеля в соответствующем месте экрана, цифра 1- присутствие пикселя. Строки между линиями 4 и 5 расставляют пихели в соответствии с картой двумерного массива-списка.В результате мы получаем изображение собаки. Размер изображения определяется количеством пикселей, размером пикселя delta и шагом между пикселями, который всегда равен 20*delta.

Таблица 9

Как видно из приведенного кода (строки между номерами 3 и 4), программа повторяется бесконечное число раз для 6-ти разных размеров пиксельной ячейки (строки delta=5*(q+1), t.shapesize(0.25*(q+1)). При каждом заходе в цикл по q изменяется цвет собаки, и таким образом создается анимационный эффект.

Моргающие глаза

Видоизменим программу, показанную выше, и получaeм собаку с моргающими глазами. Соответствующий код показан в таблице 10

Таблица 10

Строки между номерами #1 и #2 определяют, как и в предыдущем примере, пиксельную карту собаки, коды между строками #3 и #4 устанавливают пиксели в нужное положение на окне экрана, обьекты черепашьей графики t2, t3, t4 I t5 –глаза собаки и, наконец, коды между строками #5 и #6 в бесконечном цикле определяют нужное нам моргание.

Анимация с несколькими примитивами

В этом разделе рассмотрены анимационные программы, позволяющие использовать одновременно несколько стандартных базовых графических примитивов библиотеки turtle.

Чебурашки рисуют круги

В таблице 11 представлен код использующий несколько чрепашек, каждая из которых движется по своей траектории в плоскости экрана, создавая спиральный эффект.

Таблица 11

Рассмотрим подробнее коды программы. Обьекты черепашьей графики заданы в виде массива (строкa #1а). Массив пустой и заполняется с помощью цикла, введенного строками #2,#3 и #4. Получили 8 черепашьих обьектов, каждый из которых повернут относительно горизонтального положения на угол, равный 45*j, где j принимает 8 разных значений (0,1,2,3…7). Таким образом головы всех восьми черепах перед началом движения развернуты по кругу на уголы кратные 45 градусов. Бесконечное вращение каждой черепашки задается циклом в строке #8, причем величина i1 принимает только 8 возможных значений, продвигая черепаху при каждом новом заходе в бесконечном цикле на 10 единиц вперед и поворчивая ее на 10 градусов влево. Два статических кадра представленной программы показаны в правой части таблицы 11.

Случайные блуждания частиц

Таблица 12

Интересным применением базовых примитивов черепашьей графики является пример случайных блужданий (перемещений) частиц при условии, что направление движение каждой частицы на каждом последующем шаге случайно, не зависит от предыдущего, является случайным с равномерной функцией распределения в угловом интервале (0-360 градусов). Случайное блуждание частиц ограничено кругом с заданным радиусом. Если частица приближается к границе круга программа перебрасывает ее в точку с координатами (0,0), откуда она вновь начинает хаотическое движение. Соответствующая программа показана в таблице 12. В правой части таблицы показано два статических кадра анимации.Программа работает следующим образом. Черепаший обьект Circle (строка #1) обозначает область в которой флуктуируют частицы. Каждая из 100-а частиц определяется обьектом t[i](i=0,1,2,3…99) и задана в виде круга (строка #2), окрашенного своим цветом (строка #3 ). Бесконечный цикл, в котором задается хаотическое движение частиц, введен в программу последними 7-ю строками.

Движение автомобиля

Таблица 13