基於Python+Turtle實現繪製簡易的大風車

2022-06-06 18:00:07

前言

大風車，吱呀吱呦呦地轉，

這裡的風景呀真好看！天好看，地好看……

一首熟悉的歌曲，是否已經把你拉回了童年？

這首歌，估計是每個80後、90後的童年記憶！

小時候守著家裡的電視，只要聽到這個主題曲，就代表馬上會有各種好看的動畫片播出。

又是一年6·1兒童節，作為一個Python號，當然又要想想能用python做點什麼啦——

Turtle繪製大風車

第一步，先觀察風車的重要組成部分，四個扇葉和一個支撐杆。

其中扇葉可以通過構建一個函數，重複繪製4次獲得。

以下是繪製風車扇葉的程式碼部分。

def draw_sector(col1,col2):
   turtle.color(col1,col1)
   turtle.circle(30,90)
   turtle.right(90)
   turtle.begin_fill()
   turtle.fd(120)
   turtle.right(90)
   turtle.fd(150)
   turtle.right(135)
   turtle.fd(150*(1.414)-30)
   turtle.end_fill()
   turtle.color(col2,col2)
   turtle.begin_fill()
   turtle.right(90)
   turtle.circle(30,90)
   turtle.right(90)
   turtle.fd(75*1.414-30)
    turtle.right(90)        
   turtle.fd(150/1.414)
   turtle.right(135)
   turtle.fd(120)
   turtle.end_fill()
   turtle.right(90)

而我們只需要迴圈四次，即可獲得風車的最核心部分。

# 繪製四個扇形
turtle.pensize(3)
draw_sector('green','darkgreen')
draw_sector((26,188,156),(22,160,133))
draw_sector((241,196,15),(243,156,18))
draw_sector((231,76,60),(192,57,43))

具體繪製過程如下圖所示

注：為了能在turtle庫使用RGB色彩表示法，小五額外在程式碼中新增一行：

turtle.Screen().colormode(255)

這樣最核心的部分已經畫完，那支撐杆就更簡單了。

只需要設定合適的寬度和顏色，畫一條線段即可。

turtle.pensize(50)
turtle.goto(0,32)
turtle.right(90)
turtle.color('lightgray')
turtle.fd(350)

最終呈現效果:point_down:

這樣我們就畫好了一個可以手持的風車，但故事才剛剛開始。

如何讓大風車，吱呀吱呦地轉起來，才是今天文章的重中之重。

這裡我採用的方法是：

用Turtle繪製旋轉不同角度的大風車
將Turtle繪製的介面儲存成本地圖片
將所有角度的圖片合成一個 gif 動圖

上述這幾步，都可以用python實現自動處理，那就簡單多了。

儲存為jpg圖片

首先，海龜繪圖(Turtle Graphics)庫是一個非常好用的向量繪圖工具。

但想將其繪圖結果儲存為本地圖片還需要好幾步。

# 儲存eps
ts = turtle.getscreen()
ts.getcanvas().postscript(file=r"結果.eps")

上面兩行程式碼只能將Turtle繪圖儲存為eps向量格式。

eps格式圖片可以用PS開啟，再手動另存為png、jpg等。但太麻煩了，學會了python肯定優先考慮python批次轉換。

通過查詢，發現可以用PIL來進行圖片格式轉換。

from PIL import Image
im = Image.open("結果.eps")
im.save("結果.jpg", "JPEG")

但是大家如果直接執行我程式碼的話，會有報錯：OSError: Unable to locate Ghostscript on paths

意思是沒有在環境變數中找到 Ghostscript，這就需要下載安裝軟體

官網下載地址

安裝跟自己電腦匹配的版本，然後再設定環境變數。

比如我自己是直接安裝到C槽上了，就要將C:Program Filesgsgs9.54.0bin加到path上，來設定好環境變數。

最後，再重啟下IDE或命令列，就可以正常用了（因為修改path後，當前執行環境下需重啟才能生效）。

經過以上步驟的設定，我們以後就可以直接下載turtle的繪圖結果了，而不再需要去截圖。

繪製不同角度的圖片

繪製不同角度的圖片，其實有很多辦法，這裡我只講一種方案。

圓周長 = 圓周率 × 半徑 × 2，用字母公式就是C = 2πr。

我的方案就是：海龜箭頭先繞著半徑30的圓，每次前進不同的周長，然後再正常繪圖。這樣，就相當於繞著這個中心不停旋轉地作圖。

再搭配上前面學到的儲存Turtle為儲存jpg，這樣就能生成360°不同角度的風車圖片了。

for i in range(116):
   draw_windmill(i)

批次繪製+另存為

這樣我們生成了大概100多張圖片。

圖片合成 gif 動圖

如何將圖片合成 gif 動圖？

我直接參考了黃同學之前的文章[2]程式碼來用，關鍵的步驟都有註釋。

這樣就可以用python合成圖片為gif動圖了:point_down:

def func(DURATION):
   # 獲取當前的工作路徑
   path = os.getcwd()
   # 獲取當前工作路徑下的檔案列表
   file_list = os.listdir(path)
   # 複製檔案列表到另外一個列表
   jpg_list = file_list.copy()
   # 移除結尾不是png的圖片，只保留結尾都是png的圖片
   for file in file_list:
       if file[-3:]!= "jpg":
           jpg_list.remove(file)
   # 將圖片中的數位，升序排列
   jpg_list.sort(key=lambda x: float(x[:-4]))
   # 獲取每張圖片的絕對路徑，並獲取每張照片的RGB通道值，將7張照片的RGB通道值，儲存在一個列表中
   print(jpg_list)
   frames = []
   for png in jpg_list:
       image_path = os.path.join(path, png)
       frames.append(imageio.imread(image_path))
   # 將圖片儲存為gif圖，並設定間隔時間
   gif_path = os.path.join(path, "my_gif.gif")
   imageio.mimsave(gif_path, frames, 'GIF', duration=DURATION)

設定好間隔時間，執行一下