利用Python實(shí)現(xiàn)繪制3D愛(ài)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(ài)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(ài)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(kāi)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(lái),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(kāi)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(shuō)來(lái),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(lái)放縮心臟的大小的,加入cos來(lái)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(méi)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(lái)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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