利用Python實(shí)現(xiàn)繪制3D愛心的代碼分享
環(huán)境介紹
python3.8
numpy
matplotlib
第一步,繪制一個(gè)三維的愛心
關(guān)于這一步,我采用的是大佬博客中的最后一種繪制方法。當(dāng)然,根據(jù)我的代碼習(xí)慣,我還是稍做了一點(diǎn)點(diǎn)修改的。
class Guess:
def __init__(self, bbox=(-1.5, 1.5), resolution=50, lines=20) -> None:
"""
bbox: 控制畫格的大小
resolution: 控制愛心的分辨率
lines: 控制等高線的數(shù)量
"""
self.xmin, self.xmax, self.ymin, self.ymax, self.zmin, self.zmax = bbox*3
A = np.linspace(self.xmin, self.xmax, resolution)
self.B = np.linspace(self.xmin, self.xmax, lines)
self.A1, self.A2 = np.meshgrid(A, A)
def coordinate(self, x, y, z):
"""
生成坐標(biāo)
"""
return (x**2+(9/4)*y**2+z**2-1)**3-x**2*z**3-(9/80)*y**2*z**3
def draw(self, ax):
"""
繪制坐標(biāo)
"""
for z in self.B:
X, Y = self.A1, self.A2
Z = self.coordinate(X, Y, z)+z
cset = ax.contour(X, Y, Z, [z], zdir='z', colors=('pink',))
for y in self.B:
X, Z = self.A1, self.A2
Y = self.coordinate(X, y, Z)+y
cset = ax.contour(X, Y, Z, [y], zdir='y', colors=('pink',))
for x in self.B:
Y, Z = self.A1, self.A2
X = self.coordinate(x, Y, Z) + x
cset = ax.contour(X, Y, Z, [x], zdir='x', colors=('pink',))
def run(self):
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(projection='3d')
ax.set_zlim3d(self.zmin, self.zmax)
ax.set_xlim3d(self.xmin, self.xmax)
ax.set_ylim3d(self.ymin, self.ymax)
plt.show()
但是這可以達(dá)到我們想要的效果嗎?
顯然不能!于是我們開始加入億點(diǎn)點(diǎn)細(xì)節(jié)!
億點(diǎn)點(diǎn)細(xì)節(jié)
加入時(shí)間序列
想要心臟跳起來,我們就需要有時(shí)間維度的變化。那怎么做最合理呢?這里僅展示修改的代碼位置。
class Guess:
def __init__(self, bbox=(-1.5, 1.5), resolution=50, lines=20) -> None:
plt.ion() # 開啟畫布的動(dòng)態(tài)圖模式
self.xmin, self.xmax, self.ymin, self.ymax, self.zmin, self.zmax = bbox*3
self.time = time.time() # 這里有一個(gè)衡量的時(shí)間坐標(biāo),很合理吧
A = np.linspace(self.xmin, self.xmax, resolution)
self.B = np.linspace(self.xmin, self.xmax, lines)
self.A1, self.A2 = np.meshgrid(A, A)
def run(self, count):
"""
加入count是我們想循環(huán)的次數(shù)
"""
fig = plt.figure()
for i in range(count):
plt.clf() # 每次清除畫布
ax = fig.add_subplot(projection='3d')
ax.set_zlim3d(self.zmin, self.zmax)
ax.set_xlim3d(self.xmin, self.xmax)
ax.set_ylim3d(self.ymin, self.ymax)
times = time.time()-self.t/ime # 計(jì)算畫布的當(dāng)前時(shí)間狀態(tài)
self.draw(ax, coef)
plt.show()
加入心臟的跳動(dòng)
心臟的跳動(dòng)當(dāng)然不會(huì)是線性的了,我們需要心臟的跳動(dòng)是有層次感的,并且還是可以做往返運(yùn)動(dòng)的。
emmmmm… 這么說來,cos是不是就是做這個(gè)用的?
于是…
def __init__(self, bbox=(-1.5, 1.5), resolution=50, lines=20, scale=1.2) -> None:
"""
scale: 心臟縮放的系數(shù)
"""
self.xmin, self.xmax, self.ymin, self.ymax, self.zmin, self.zmax = bbox*3
plt.ion()
self.scale = scale # scale: 心臟縮放的系數(shù) 設(shè)置為全局變量
self.time = time.time()
A = np.linspace(self.xmin, self.xmax, resolution)
self.B = np.linspace(self.xmin, self.xmax, lines)
self.A1, self.A2 = np.meshgrid(A, A)
def draw(self, ax, coef):
"""
coef: 使得心臟可以按照時(shí)間跳動(dòng)
"""
for z in self.B:
X, Y = self.A1, self.A2
Z = self.coordinate(X, Y, z)+z
cset = ax.contour(X * coef, Y * coef, Z * coef, [z * coef], zdir='z', colors=('pink',))
for y in self.B:
X, Z = self.A1, self.A2
Y = self.coordinate(X, y, Z)+y
cset = ax.contour(X * coef, Y * coef, Z * coef, [y * coef], zdir='y', colors=('pink',))
for x in self.B:
Y, Z = self.A1, self.A2
X = self.coordinate(x, Y, Z) + x
cset = ax.contour(X * coef, Y * coef, Z * coef, [x * coef], zdir='x', colors=('pink',))
def run(self, count):
"""
加入count是我們想循環(huán)的次數(shù)
"""
fig = plt.figure()
for i in range(count):
plt.clf() # 每次清除畫布
ax = fig.add_subplot(projection='3d')
ax.set_zlim3d(self.zmin, self.zmax)
ax.set_xlim3d(self.xmin, self.xmax)
ax.set_ylim3d(self.ymin, self.ymax)
times = time.time()-self.time
coef = np.cos(times) * (self.scale-1) + 1
# coef 是用來放縮心臟的大小的,加入cos來使它有節(jié)奏的跳動(dòng)
self.draw(ax, coef)
plt.pause(0.01)
plt.show()
很好,這樣我們就有了一個(gè)可以跳動(dòng)的心臟,那么到這結(jié)束了嘛?
一個(gè)好的展示
當(dāng)然沒有!我們希望對(duì)象看到的時(shí)候他稍微有點(diǎn)東西,所以讓它跳動(dòng)卻不能改變方向,豈不是看的不夠全面?所以我們?cè)诩幼詈髢|點(diǎn)點(diǎn)細(xì)節(jié):
def run(self, count):
fig = plt.figure()
for i in range(count):
plt.clf()
ax = fig.add_subplot(projection='3d')
ax.set_title("你對(duì)象的名字?") # 加上你對(duì)象的小name
ax.set_zlim3d(self.zmin, self.zmax)
ax.set_xlim3d(self.xmin, self.xmax)
ax.set_ylim3d(self.ymin, self.ymax)
times = time.time()-self.time
ax.view_init(10, 100+np.cos(times) * 10) # 讓三維坐標(biāo)圖可以變換坐標(biāo)展示
coef = np.cos(times) * (self.scale-1) + 1
self.draw(ax, coef)
plt.pause(0.01) # 讓繪制出來的心臟可以顯示
plt.show()
完整代碼
代碼完整版及效果如下
import time
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
class Guess:
def __init__(self, bbox=(-1.5, 1.5), resolution=50, lines=20, scale=1.2) -> None:
self.xmin, self.xmax, self.ymin, self.ymax, self.zmin, self.zmax = bbox*3
plt.ion()
self.scale = scale
self.time = time.time()
A = np.linspace(self.xmin, self.xmax, resolution)
self.B = np.linspace(self.xmin, self.xmax, lines)
self.A1, self.A2 = np.meshgrid(A, A)
def coordinate(self, x, y, z):
return (x**2+(9/4)*y**2+z**2-1)**3-x**2*z**3-(9/80)*y**2*z**3
def draw(self, ax, coef):
for z in self.B:
X, Y = self.A1, self.A2
Z = self.coordinate(X, Y, z)+z
cset = ax.contour(X * coef, Y * coef, Z * coef, [z * coef], zdir='z', colors=('pink',))
for y in self.B:
X, Z = self.A1, self.A2
Y = self.coordinate(X, y, Z)+y
cset = ax.contour(X * coef, Y * coef, Z * coef, [y * coef], zdir='y', colors=('pink',))
for x in self.B:
Y, Z = self.A1, self.A2
X = self.coordinate(x, Y, Z) + x
cset = ax.contour(X * coef, Y * coef, Z * coef, [x * coef], zdir='x', colors=('pink',))
def run(self, count):
fig = plt.figure()
for i in range(count):
plt.clf()
ax = fig.add_subplot(projection='3d')
ax.set_title("2LiuYu")
ax.set_zlim3d(self.zmin, self.zmax)
ax.set_xlim3d(self.xmin, self.xmax)
ax.set_ylim3d(self.ymin, self.ymax)
times = time.time()-self.time
ax.view_init(10, 100+np.cos(times) * 10)
coef = np.cos(times) * (self.scale-1) + 1
self.draw(ax, coef)
plt.pause(0.01)
plt.show()
if __name__ == '__main__':
demo = Guess()
demo.run(1000)

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