python實(shí)現(xiàn)跨年煙花動(dòng)態(tài)效果

更新時(shí)間：2023年01月03日 10:38:12 作者：阿玥的小東東

這篇文章主要介紹了python實(shí)現(xiàn)跨年煙花的動(dòng)態(tài)效果，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)吧

Pygame 繪制煙花的基本原理

1、發(fā)射階段：在這一階段煙花的形狀是線(xiàn)性向上，通過(guò)設(shè)定一組大小不同、顏色不同的點(diǎn)來(lái)模擬“向上發(fā)射” 的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 5個(gè)點(diǎn)被賦予不同大小的加速度，隨著時(shí)間推移，后面的點(diǎn)會(huì)趕上前面的點(diǎn)，最終所有點(diǎn)會(huì)匯聚在一起，處于綻放準(zhǔn)備階段。

2、煙花綻放：煙花綻放這個(gè)階段，是由一個(gè)點(diǎn)分散多個(gè)點(diǎn)向不同方向發(fā)散，并且每個(gè)點(diǎn)的移動(dòng)軌跡可需要被記錄，目的是為了追蹤整個(gè)綻放軌跡。

3、煙花凋零，此階段負(fù)責(zé)描繪綻放后煙花的效果，綻放后的煙花，而在每一時(shí)刻點(diǎn)的下降速度和亮度（代碼中也叫透明度）是不一樣的，因此在代碼里，將煙花綻放后將每個(gè)點(diǎn)賦予兩個(gè)屬性：分別為重力向量和生命周期，來(lái)模擬煙花在不同時(shí)期時(shí)不同的展現(xiàn)效果。

首先設(shè)置全局變量，例如重力向量，窗口大小，Trail 的顏色列表（多為灰色或白色）以及不同狀態(tài)下 Trail 之間間隔，gravity設(shè)置重力變量，DISPLAY_width和heigh控制窗口的長(zhǎng)和寬

用Python和Tkinter設(shè)計(jì)煙花

這里不再一股腦把數(shù)學(xué)知識(shí)全丟出來(lái)，我們邊寫(xiě)代碼邊說(shuō)理論。首先，確保你安裝和導(dǎo)入了Tkinter，它是Python的標(biāo)準(zhǔn) GUI 庫(kù)，廣泛應(yīng)用于各種各樣的項(xiàng)目和程序開(kāi)發(fā)，在Python中使用 Tkinter 可以快速的創(chuàng)建 GUI 應(yīng)用程序。

import tkinter as tk
from PIL import Image, ImageTk
from time import time, sleep
from random import choice, uniform, randint
from math import sin, cos, radians

除了Tkinter之外，為了能讓界面有漂亮的背景，

w = tk.Label(root, text="Hello Tkinter!")

我們也導(dǎo)入PIL用于圖像處理，以及導(dǎo)入其它一些包，比如time，random和math。它們能讓我們更容易的控制煙花粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。

Tkinter應(yīng)用的基本設(shè)置如下：

root = tk.Tk()

為了能初始化Tkinter，我們必須創(chuàng)建一個(gè)Tk()根部件（root widget），它是一個(gè)窗口，帶有標(biāo)題欄和由窗口管理器提供的其它裝飾物。該根部件必須在我們創(chuàng)建其它小部件之前就創(chuàng)建完畢，而且只能有一個(gè)根部件。

w = tk.Label(root, text="Hello Tkinter!")

這一行代碼包含了Label部件。該Label調(diào)用中的第一個(gè)參數(shù)就是父窗口的名字，即我們這里用的“根”。關(guān)鍵字參數(shù)“text”指明顯示的文字內(nèi)容。你也可以調(diào)用其它小部件：Button，Canvas等等。

w.pack()
root.mainloop()

接下來(lái)的這兩行代碼很重要。這里的打包方法是告訴Tkinter調(diào)整窗口大小以適應(yīng)所用的小部件。窗口直到我們進(jìn)入Tkinter事件循環(huán)，被root.mainloop()調(diào)用時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。在我們關(guān)閉窗口前，腳本會(huì)一直在停留在事件循環(huán)。

將煙花綻放轉(zhuǎn)譯成代碼

現(xiàn)在我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)象，表示煙花事件中的每個(gè)粒子。每個(gè)粒子都會(huì)有一些重要的屬性，支配了它的外觀和移動(dòng)狀況：大小，顏色，位置，速度等等。

particles 類(lèi)
粒子在空中隨機(jī)生成隨機(jī)，變成一個(gè)圈、下墜、消失
屬性:
    - id: 粒子的id
    - x, y: 粒子的坐標(biāo)
    - vx, vy: 在坐標(biāo)的變化速度
    - total: 總數(shù)
    - age: 粒子存在的時(shí)長(zhǎng)
    - color: 顏色
    - cv: 畫(huà)布
    - lifespan: 最高存在時(shí)長(zhǎng)
'''
class part:
    def __init__(self, cv, idx, total, explosion_speed, x=0., y=0., vx = 0., vy = 0., size=2., color = 'red', lifespan = 2, **kwargs):
        self.id = idx
        self.x = x
        self.y = y
        self.initial_speed = explosion_speed
        self.vx = vx
        self.vy = vy
        self.total = total
        self.age = 0self.color = color
        self.cv = cv
        self.cid = self.cv.create_oval(
            x - size, y - size, x + size,
            y + size, fill=self.color)
        self.lifespan = lifespan

如果我們回過(guò)頭想想最開(kāi)始的想法，就會(huì)意識(shí)到必須確保每個(gè)煙花綻放的所有粒子必須經(jīng)過(guò)3個(gè)不同的階段，即“膨脹”“墜落”和“消失”。所以我們向粒子類(lèi)中再添加一些運(yùn)動(dòng)函數(shù)，如下所示：

def update(self, dt):
    # 粒子膨脹if self.alive() and self.expand():
        move_x = cos(radians(self.id*360/self.total))*self.initial_speed
        move_y = sin(radians(self.id*360/self.total))*self.initial_speed
        self.vx = move_x/(float(dt)*1000)
        self.vy = move_y/(float(dt)*1000)
        self.cv.move(self.cid, move_x, move_y)
    # 以自由落體墜落
    elif self.alive():
        move_x = cos(radians(self.id*360/self.total))
        # we technically don't need to update x, y because move will do the job
        self.cv.move(self.cid, self.vx + move_x, self.vy+GRAVITY*dt)
        self.vy += GRAVITY*dt
    # 如果粒子的生命周期已過(guò)，就將其移除
    elif self.cid is not None:
        cv.delete(self.cid)
        self.cid = None

當(dāng)然，這也意味著我們必須定義每個(gè)粒子綻放多久、墜落多久。這部分需要我們多嘗試一些參數(shù)，才能達(dá)到最佳視覺(jué)效果。

# 定義膨脹效果的時(shí)間幀
def expand (self):
    return self.age &lt;= 1.2
# 檢查粒子是否仍在生命周期內(nèi)
def alive(self):
    return self.age &lt;= self.lifespan

使用Tkinter模擬

現(xiàn)在我們將粒子的移動(dòng)概念化，不過(guò)很明顯，一個(gè)煙花不能只有一個(gè)粒子，一場(chǎng)煙花秀也不能只有一個(gè)煙花。我們下一步就是讓Python和Tkinter以我們可控的方式向天上連續(xù)“發(fā)射”粒子。

到了這里，我們需要從操作一個(gè)粒子升級(jí)為在屏幕上展現(xiàn)多個(gè)煙花及每個(gè)煙花中的多個(gè)粒子。

我們的解決思路如下：創(chuàng)建一列列表，每個(gè)子列表是一個(gè)煙花，其包含一列粒子。每個(gè)列表中的例子有相同的x,y坐標(biāo)、大小、顏色、初始速度。

numb_explode = randint(6,10)
# 為所有模擬煙花綻放的全部粒子創(chuàng)建一列列表
for point in range(numb_explode):
    objects = []
    x_cordi = randint(50,550)
    y_cordi = randint(50, 150)       
    size = uniform (0.5,3)
    color = choice(colors)
    explosion_speed = uniform(0.2, 1)
    total_particles = randint(10,50)
    for i in range(1,total_particles):
        r = part(cv, idx = i, total = total_particles, explosion_speed = explosion_speed, x = x_cordi, y = y_cordi, 
        color=color, size = size, lifespan = uniform(0.6,1.75))
        objects.append(r)
explode_points.append(objects)

我們下一步就是確保定期更新粒子的屬性。這里我們?cè)O(shè)置讓粒子每0.01秒更新它們的狀態(tài)，在1.8秒之后停止更新（這意味著每個(gè)粒子的存在時(shí)間為1.6秒，其中1.2秒為“綻放”狀態(tài)，0.4秒為“墜落”狀態(tài)，0.2秒處于Tkinter將其完全移除前的邊緣狀態(tài)）。

total_time = .0
# 在1.8秒時(shí)間幀內(nèi)保持更新
while total_time &lt; 1.8:
    sleep(0.01)
    tnew = time()
    t, dt = tnew, tnew - t
    for point in explode_points:
        for part in point:
            part.update(dt)
    cv.update()
    total_time += dt

現(xiàn)在，我們只需將最后兩個(gè)gist合并為一個(gè)能被Tkinter調(diào)用的函數(shù)，就叫它simulate()吧。該函數(shù)會(huì)展示所有的數(shù)據(jù)項(xiàng)，并根據(jù)我們?cè)O(shè)置的時(shí)間更新每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的屬性。在我們的主代碼中，我們會(huì)用一個(gè)alarm處理模塊after()調(diào)用此函數(shù)，after()會(huì)等待一定的時(shí)間，然后再調(diào)用函數(shù)。

我們這里設(shè)置讓Tkinter等待100個(gè)單位（大約1秒鐘左右）再調(diào)取simulate。

if __name__ == '__main__':
    root = tk.Tk()
    cv = tk.Canvas(root, height=600, width=600)
    # 繪制一個(gè)黑色背景
    cv.create_rectangle(0, 0, 600, 600, fill="black")
    cv.pack()
    root.protocol("WM_DELETE_WINDOW", close)
    # 在1秒后才開(kāi)始調(diào)用stimulate()
    root.after(100, simulate, cv)
    root.mainloop()

好了，這樣我們就用Python代碼放了一場(chǎng)煙花秀：

可以換個(gè)背景哦

以下是全部代碼：

import tkinter as tk
from PIL import Image, ImageTk
from time import time, sleep
from random import choice, uniform, randint
from math import sin, cos, radians
# 模擬重力
GRAVITY = 0.05
# 顏色選項(xiàng)（隨機(jī)或者按順序）
colors = ['red', 'blue', 'yellow', 'white', 'green', 'orange', 'purple', 'seagreen', 'indigo', 'cornflowerblue']
'''
particles 類(lèi)
粒子在空中隨機(jī)生成隨機(jī)，變成一個(gè)圈、下墜、消失
屬性:
    - id: 粒子的id
    - x, y: 粒子的坐標(biāo)
    - vx, vy: 在坐標(biāo)的變化速度
    - total: 總數(shù)
    - age: 粒子存在的時(shí)長(zhǎng)
    - color: 顏色
    - cv: 畫(huà)布
    - lifespan: 最高存在時(shí)長(zhǎng)
'''
class Particle:
    def __init__(self, cv, idx, total, explosion_speed, x=0., y=0., vx=0., vy=0., size=2., color='red', lifespan=2,
                 **kwargs):
        self.id = idx
        self.x = x
        self.y = y
        self.initial_speed = explosion_speed
        self.vx = vx
        self.vy = vy
        self.total = total
        self.age = 0self.color = color
        self.cv = cv
        self.cid = self.cv.create_oval(
            x - size, y - size, x + size,
            y + size, fill=self.color)
        self.lifespan = lifespan
    def update(self, dt):
        self.age += dt
        # 粒子范圍擴(kuò)大
        if self.alive() and self.expand():
            move_x = cos(radians(self.id * 360 / self.total)) * self.initial_speed
            move_y = sin(radians(self.id * 360 / self.total)) * self.initial_speed
            self.cv.move(self.cid, move_x, move_y)
            self.vx = move_x / (float(dt) * 1000)
 
        # 以自由落體墜落
        elif self.alive():
            move_x = cos(radians(self.id * 360 / self.total))
            # we technically don't need to update x, y because move will do the job
            self.cv.move(self.cid, self.vx + move_x, self.vy + GRAVITY * dt)
            self.vy += GRAVITY * dt
        # 移除超過(guò)最高時(shí)長(zhǎng)的粒子
        elif self.cid is not None:
            cv.delete(self.cid)
            self.cid = None
    # 擴(kuò)大的時(shí)間
    def expand (self):
        return self.age &lt;= 1.2
    # 粒子是否在最高存在時(shí)長(zhǎng)內(nèi)
    def alive(self):
        return self.age &lt;= self.lifespan
'''
循環(huán)調(diào)用保持不停
'''
def simulate(cv):
    t = time()
    explode_points = []
    wait_time = randint(10, 100)
    numb_explode = randint(6, 10)
    # 創(chuàng)建一個(gè)所有粒子同時(shí)擴(kuò)大的二維列表
    for point in range(numb_explode):
        objects = []
        x_cordi = randint(50, 550)
        y_cordi = randint(50, 150)
        speed = uniform(0.5, 1.5)
        size = uniform(0.5, 3)
        color = choice(colors)
        explosion_speed = uniform(0.2, 1)
        total_particles = randint(10, 50)
        for i in range(1, total_particles):
            r = Particle(cv, idx=i, total=total_particles, explosion_speed=explosion_speed, x=x_cordi, y=y_cordi,
                         vx=speed, vy=speed, color=color, size=size, lifespan=uniform(0.6, 1.75))
            objects.append(r)
        explode_points.append(objects)
    total_time = .0
    # 1.8s內(nèi)一直擴(kuò)大
    while total_time &lt; 1.8:
        sleep(0.01)
        tnew = time()
        t, dt = tnew, tnew - t
        for point in explode_points:
            for item in point:
                item.update(dt)
        cv.update()
        total_time += dt
    # 循環(huán)調(diào)用
    root.after(wait_time, simulate, cv)
def close(*ignore):
    """退出程序、關(guān)閉窗口"""
    global root
    root.quit()
if __name__ == '__main__':
    root = tk.Tk()
    cv = tk.Canvas(root, height=400, width=600)
    # 選一個(gè)好看的背景會(huì)讓效果更驚艷！
    image = Image.open("./image.jpg")
    photo = ImageTk.PhotoImage(image)
    cv.create_image(0, 0, image=photo, anchor='nw')
    cv.pack()
    root.protocol("WM_DELETE_WINDOW", close)
    root.after(100, simulate, cv)
    root.mainloop()

到此這篇關(guān)于python實(shí)現(xiàn)跨年煙花動(dòng)態(tài)效果的文章就介紹到這了,更多相關(guān)python實(shí)現(xiàn)煙花內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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