新年到~用Python安排一场烟花秀

推荐:Python全栈教程!花了29980买的从入门到精通课程,分享给大家

新年伊始,各位同学又给今年定下了什么小目标呢?

本篇文章,我们带给大家一个小案例:用 Python 制作一个炫酷烟花秀,祝大家新年快乐,顺便也提前送上春节祝福。

开始之前先看一下最终效果:

环境介绍:

语言:Python

库:Pygame

原理介绍

在介绍代码之前,先介绍下 Pygame 绘制烟花的基本原理,烟花从发射到绽放一共分为三个阶段:

1,发射阶段:在这一阶段烟花的形状是线性向上,通过设定一组大小不同、颜色不同的点来模拟“向上发射” 的运动运动,运动过程中 5个点被赋予不同大小的加速度,随着时间推移,后面的点会赶上前面的点,最终所有点会汇聚在一起,处于 绽放准备阶段

2,烟花绽放:烟花绽放这个阶段,是由一个点分散多个点向不同方向发散,并且每个点的移动轨迹可需要被记录,目的是为了追踪整个绽放轨迹。

3,烟花凋零,此阶段负责描绘绽放后烟花的效果,绽放后的烟花,而在每一时刻点的下降速度和亮度(代码中也叫透明度)是不一样的,因此在代码里,将烟花绽放后将每个点赋予两个属性:分别为重力向量和生命周期,来模拟烟花在不同时期时不同的展现效果,

代码实操

代码部分将烟花封装为三个类:

Firework : 烟花整体;

Particle:烟花粒子(包含轨迹)

Trail:烟花轨迹,本质上是一个点 。

三个类之间的关系为:一个Firework 由多个 Particle 构成,而一个 Particle 由多个 Trail 构成

首先设置全局变量,例如重力向量,窗口大小,Trail 的颜色列表(多为灰色或白色)以及不同状态下 Trail 之间间隔

gravity = vector(0, 0.3)
DISPLAY_WIDTH = DISPLAY_HEIGHT = 800


trail_colours = [(45, 45, 45), (60, 60, 60), (75, 75, 75), (125, 125, 125), (150, 150, 150)]
dynamic_offset = 1
static_offset = 3

创建 Trail 类,定义 show 方法绘制轨迹 、get_pos 实时获取轨迹坐标

class Trail:

    def __init__(self, n, size, dynamic):
        self.pos_in_line = n
        self.pos = vector(-10, -10)
        self.dynamic = dynamic

        if self.dynamic:
            self.colour = trail_colours[n]
            self.size = int(size - n / 2)
        else:
            self.colour = (255, 255, 200)
            self.size = size - 2
            if self.size < 0:
                self.size = 0

    def get_pos(self, x, y):
        self.pos = vector(x, y)

    def show(self, win):
        pygame.draw.circle(win, self.colour, (int(self.pos.x), int(self.pos.y)), self.size)

Particle 类核心代码

class Particle:

    def __init__(self, x, y, firework, colour):
        self.firework = firework
        self.pos = vector(x, y)
        self.origin = vector(x, y)
        self.radius = 20
        self.remove = False
        self.explosion_radius = randint(5, 18)
        self.life = 0
        self.acc = vector(0, 0)
        # trail variables
        self.trails = []  # stores the particles trail objects
        self.prev_posx = [-10] * 10  # stores the 10 last positions
        self.prev_posy = [-10] * 10  # stores the 10 last positions

        if self.firework:
            self.vel = vector(0, -randint(17, 20))
            self.size = 5
            self.colour = colour
            for i in range(5):
                self.trails.append(Trail(i, self.size, True))
        else:
            self.vel = vector(uniform(-1, 1), uniform(-1, 1))
            self.vel.x *= randint(7, self.explosion_radius + 2)
            self.vel.y *= randint(7, self.explosion_radius + 2)
            # 向量
            self.size = randint(2, 4)
            self.colour = choice(colour)
            # 5 个 tails总计
            for i in range(5):
                self.trails.append(Trail(i, self.size, False))

    def apply_force(self, force):
        self.acc += force

    def move(self):
        if not self.firework:
            self.vel.x *= 0.8
            self.vel.y *= 0.8
        self.vel += self.acc
        self.pos += self.vel
        self.acc *= 0

        if self.life == 0 and not self.firework:  # check if particle is outside explosion radius
            distance = math.sqrt((self.pos.x - self.origin.x) ** 2 + (self.pos.y - self.origin.y) ** 2)
            if distance > self.explosion_radius:
                self.remove = True

        self.decay()

        self.trail_update()

        self.life += 1

    def show(self, win):
        pygame.draw.circle(win, (self.colour[0], self.colour[1], self.colour[2], 0), (int(self.pos.x), int(self.pos.y)),
                           self.size)

    def decay(self):  # random decay of the particles
        if 50 > self.life > 10:  # early stage their is a small chance of decay
            ran = randint(0, 30)
            if ran == 0:
                self.remove = True
        elif self.life > 50:
            ran = randint(0, 5)
            if ran == 0:
                self.remove = True

Firework 类核心代码

class Firework:
    def __init__(self):
        # 随机颜色
        self.colour = (randint(0, 255), randint(0, 255), randint(0, 255))
        self.colours = (
            (randint(0, 255), randint(0, 255), randint(0, 255)),
            (randint(0, 255), randint(0, 255), randint(0, 255)),
            (randint(0, 255), randint(0, 255), randint(0, 255)))
        self.firework = Particle(randint(0, DISPLAY_WIDTH), DISPLAY_HEIGHT, True,
                                 self.colour)  # Creates the firework particle
        self.exploded = False
        self.particles = []
        self.min_max_particles = vector(100, 225)

    def update(self, win):  # called every frame
        if not self.exploded:
            self.firework.apply_force(gravity)
            self.firework.move()
            for tf in self.firework.trails:
                tf.show(win)

            self.show(win)

            if self.firework.vel.y >= 0:
                self.exploded = True
                self.explode()
        else:
            for particle in self.particles:
                particle.apply_force(vector(gravity.x + uniform(-1, 1) / 20, gravity.y / 2 + (randint(1, 8) / 100)))
                particle.move()
                for t in particle.trails:
                    t.show(win)
                particle.show(win)

 
    def remove(self):
        if self.exploded:
            for p in self.particles:
                if p.remove is True:
                    self.particles.remove(p)

            if len(self.particles) == 0:
                return True
            else:
                return False

最后,写一个 main 方法来对 pygame 环境进行初始化,例如背景图片,文字,设置页面刷新间隔,程序中设置的每 60ms 刷新一次。

pygame.display.set_caption("Fireworks in Pygame") # 标题
    background = pygame.image.load("img/1.png") # 背景
    myfont = pygame.font.Font("img/simkai.ttf",80)
    myfont1 = pygame.font.Font("img/simkai.ttf", 30)

    testsurface = myfont.render("元旦快乐",False,(255,255,255))
    testsurface1 = myfont1.render("By:小张Python", False, (255, 255, 255))

    # pygame.image.load("")
    win = pygame.display.set_mode((DISPLAY_WIDTH, DISPLAY_HEIGHT))
    # win.blit(background)
    clock = pygame.time.Clock()

    fireworks = [Firework() for i in range(2)]  # create the first fireworks
    running = True

    while running:
        clock.tick(60)
        win.fill((20, 20, 30))  # draw background
        win.blit(background,(0,0))
        win.blit(testsurface,(200,200))
        win.blit(testsurface1, (300,200))

        if randint(0, 20) == 1:  # create new firework
            fireworks.append(Firework())

        update(win, fireworks)

另外程序中会对你的按键命令进行监控:

  • 当按下键 1时 ,会立即生成一个新的 “烟花”;
  • 当按下键 2时,会同时生成 10 个 “烟花”
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                running = False
            if event.type == pygame.KEYDOWN:  # Change game speed with number keys
                if event.key == pygame.K_1: # 按下 1
                    fireworks.append(Firework())
                if event.key == pygame.K_2: # 按下 2 加入10个烟花
                    for i in range(10):
                        fireworks.append(Firework())

小结

总的来说,整个小案例的代码量不算很多,一共250行左右,但案例中涉及到较为复杂的绘制逻辑和抽象的类之间的封装关系,因此大家理解代码相对会需要耗费点时间。

本篇文章主要介绍了如何用 Pygame 来模拟一个烟花绽放过程,核心内容大致两点:第一,如何用绘制点的方式来模拟烟花绽放运动轨迹;第二,介绍Pygame 一些基础用法:替换背景,绘制文字,更新状态等功能。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 219,635评论 6 508
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 93,628评论 3 396
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 165,971评论 0 356
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,986评论 1 295
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 68,006评论 6 394
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,784评论 1 307
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,475评论 3 420
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,364评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,860评论 1 317
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 38,008评论 3 338
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 40,152评论 1 351
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,829评论 5 346
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,490评论 3 331
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 32,035评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 33,156评论 1 272
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,428评论 3 373
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 45,127评论 2 356

推荐阅读更多精彩内容