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Python分聃?之數(shù)字雨加入潘周聃運動曲線的詳細過程

更新時間：2022年05月11日 10:21:03 作者：勇敢di牛牛

相信各位同學(xué)最近一定被潘周聃刷屏和洗腦了，互聯(lián)網(wǎng)上也出現(xiàn)了這種各樣的模仿者，下面通過本文給大家分享Python分聃之數(shù)字雨加入潘周聃運動曲線,需要的朋友可以參考下

前言

相信各位同學(xué)最近一定被潘周聃刷屏和洗腦了，互聯(lián)網(wǎng)上也出現(xiàn)了這種各樣的模仿者，做為思維活躍的IT人，網(wǎng)上沖浪先進分子，以及整活小能手，我們當然也不能落伍，話不多說，整活開始。

什么是潘周聃運動曲線

首先，這個在曲線在熱點時間出現(xiàn)之前是不存在的，這條曲線是博主勇敢di牛牛在總結(jié)了潘周聃的起身動作特點后總結(jié)出來的。下面詳細介紹曲線產(chǎn)生的過程。

模型求解：

【潘中單】潘周聃走路??原版

通過對比其他模仿者的視頻，我們可以發(fā)現(xiàn)此次熱點動作的核心在于潘同學(xué)起身時，身體重心相對于起始軸的偏移
首先我們對該動作的重心變化做一個簡單的分析：這是普通人

可以看到重心一般情況是垂直上升的，并不會突然產(chǎn)生偏移。
這是潘同學(xué)：

當然，這只是一個粗略的軌跡，真正的軌跡有待進一步擬合，
要想較好的擬合出運動軌跡，我們需要知道兩個參數(shù)。

相對與主軸的偏移量隨時間t的變化：

△x = f(t)

垂直方向的運動分量：

y = f(t)

垂直方向運動模型求解：

首先是比較簡單的垂直方向，在初中我們學(xué)習(xí)過，人在起立的時候是先加速后減速，
設(shè)速度為V(t)，則
y = V(t)t
我們暫且先用一個先增后減的函數(shù)來模擬速度：

水平方向運動模型求解：

動態(tài)不好分析，我們先來看一張圖片

是不時感覺似曾相識，沒錯，他和我們的tanX較為相似：

這樣還不是很直觀，沒關(guān)系，讓我們把他倒過來：

我們肯定也不能直接用這個函數(shù)，需要對他做一下變換，取出我們想要的東西，
首先這個函數(shù)我們只需要一部分，我們的X是從0開始，所以我們做如下變化：

模型驗證

靜態(tài)驗證

下面我們使用Python的matplotlib庫繪圖，對軌跡進行一個驗證，

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
def path(H):
    # H是我們測試模型的身高
    y = np.arange(0.1, H / 2, 0.1)  # y方向區(qū)間
    # x = pow((pow(y,2) - 10*y + 26),-1)
    x = H / 18 * (np.arctan(18 * y / H - 5) + 1.4)
    plt.plot(x, y)
    plt.show()
path(180)
path(90)
path(160)

這是180 的你

這是你一米二的弟弟：

這是你一米六的女朋友：

可以發(fā)現(xiàn)我們變換模型的身高，都保持了一致的曲線。

動態(tài)驗證

我們每相隔0.1s打印一次，路徑點：結(jié)果如圖：

Hπ/4T

可以觀察到中間的點較為稀疏，和我們的預(yù)期效果一樣，這里我并沒有直接用上面的微分方程，而是用微元法算的路徑，原理很簡單，我們小時候就學(xué)過，這里不再贅述，并且更換H，與T之后，誤差也很小。
貼上代碼：

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
import gif
H = 180
def path(H, T):
    # H是我們測試模型的身高
    listy = []
    t = np.arange(0.1,T,0.1)
    ys = H*(np.pi)/(4*T)*np.sin(t*np.pi/T)
    s = 0
    s0 = 0
    for i in ys:
        s = s + (i+s0)*0.1/2
        listy.append(s)
        s0 = i
    y = np.array(listy)
    # x = pow((pow(y,2) - 10*y + 26),-1)
    x = H / 18 * (np.arctan(18 * y / H - 5) + 1.4)
    return x,y,t,ys
x,y,t,ys= path(H,4)
print(y)
plt.plot(x,y,"*")
plt.plot(t,ys,"+")
plt.show()
    #plt.pause(0.01)片

制作偏移量生成工具

我們知道，數(shù)字雨的每一個數(shù)字都會在每一幀進行垂直移動，我們只要在想要進行潘周聃曲線的時候插入上面的偏移量即可。
原理是上面的這里直接上代碼：

import numpy as np
def path(H, T, t0):
    # H是我們測試模型的身高
    listy = []
    t = np.arange(0, T, t0)
    ys = H * (np.pi) / (4 * T) * np.sin(t * np.pi / T)  # 垂直方向的速度函數(shù)
    y0 = 0
    for i in ys:
        s0 = (i + y0) * t0 / 2  # 垂直方向單位時間內(nèi)移動距離
        listy.append(s0)
        y0 = i  # 記錄前一次的速度
    s0 = 0
    s = 0
    listy0 = []
    for i in ys:
        s = s + (i+s0) * t0 / 2  # 垂直總路程
        listy0.append(s)
        s0 = i
    y = np.array(listy0)
    x = H / 18 * (np.arctan(18 * y / H - 5) + 1.4)
    x0 = 0
    listx = []
    for i in x:
        s0 = i - x0  # 水平方向單位時間內(nèi)移動距離
        listx.append(s0)
        x0 = i  # 保存前一次的X坐標
    return listx, listy
print(path(100,5,0.1))

數(shù)字雨效果制作

哈哈哈，到這里我們的數(shù)字雨就變得妖嬈起來啦，是不是有潘周耼的風(fēng)范呢了，上代碼：

import pygame
import random
# !/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Date  : 2018/10/23

import numpy as np
import random
import pygame

def path(H, T, t0):
    # H是我們測試模型的身高
    listy = []
    t = np.arange(0, T, t0)
    ys = H * (np.pi) / (4 * T) * np.sin(t * np.pi / T)  # 垂直方向的速度函數(shù)
    y0 = 0
    for i in ys:
        s0 = (i + y0) * t0 / 2  # 垂直方向單位時間內(nèi)移動距離
        listy.append(s0)
        y0 = i  # 記錄前一次的速度
    s0 = 0
    s = 0
    listy0 = []
    for i in ys:
        s = s + (i + s0) * t0 / 2  # 垂直總路程
        listy0.append(s)
        s0 = i
    y = np.array(listy0)
    x = H / 18 * (np.arctan(18 * y / H - 5) + 1.4)
    x0 = 0
    listx = []
    for i in x:
        s0 = i - x0  # 水平方向單位時間內(nèi)移動距離
        listx.append(s0)
        x0 = i  # 保存前一次的X坐標
    return listx, listy

PANEL_width = 600
PANEL_highly = 500
FONT_PX = 15
pygame.init()
# 創(chuàng)建一個可視化窗口
winSur = pygame.display.set_mode((PANEL_width, PANEL_highly))
font = pygame.font.SysFont("123.ttf", 25)
bg_suface = pygame.Surface((PANEL_width, PANEL_highly), flags=pygame.SRCALPHA)
pygame.Surface.convert(bg_suface)
bg_suface.fill(pygame.Color(0, 0, 0, 28))
# winSur.fill((0, 0, 0))
# 數(shù)字版
# letter = [font.render(str(i), True, (0, 255, 0)) for i in range(10)]
# 字母版
letter = ['q', 'w', 'e', 'r', 't', 'y', 'u', 'i', 'o', 'p', 'a', 's', 'd', 'f', 'g', 'h', 'j', 'k', 'l', 'z', 'x', 'c',
          'v', 'b', 'n', 'm']
texts = [
    font.render(str(letter[i]), True, (0, 255, 0)) for i in range(26)
]
# 按屏幕的寬帶計算可以在畫板上放幾列坐標并生成一個列表
column = int(PANEL_width / FONT_PX)
drops = [0 for i in range(column)]
print(drops)
pan = -1
x0 = 0
y0 = 0
i0 = 0
dropsx = [0 for i in range(column)]
dropsy = [0 for i in range(column)]
listx, listy = path(400, 2, 0.1)
kk = 0  # 獲取之前的坐標
finsh = False
allfinish =False
while True:
    # 從隊列中獲取事件
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            exit()
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:
            chang = pygame.key.get_pressed()
            if chang[32]:  # 按下空格鍵
                pan = 1000
                i0 = 5   # 取消密集點
    if pan > 0:
        pygame.time.delay(100)
        winSur.blit(bg_suface, (0, 0))
        pan = pan - 1
        if i0 < len(listx):
            x0 = listx[i0]
            y0 = listy[i0]
        else:
            finsh = True
        i0 = i0 + 1
        if kk == 0:
            for i in range(len(drops)):
                dropsx[i] = i * FONT_PX
                dropsy[i] = drops[i] * FONT_PX
            kk = 1
        if finsh:
            allfinish = True
            for i in range(len(drops)):
                text = random.choice(texts)
                dropsy[i] = dropsy[i] + FONT_PX
                dropsx[i] = dropsx[i]
                # 重新編輯每個坐標點的圖像
                winSur.blit(text, (dropsx[i], dropsy[i]))
                if dropsy[i] > PANEL_highly and allfinish:  # 到頭了
                    allfinish = True
                else:
                    allfinish =False
        for i in range(len(drops)):
            text = random.choice(texts)
            dropsy[i] = dropsy[i] + y0
            dropsx[i] = dropsx[i] + x0
            # 重新編輯每個坐標點的圖像
            winSur.blit(text, (dropsx[i], dropsy[i]))
            # if drops[i] * 10 > PANEL_highly:  # 到頭了，或者運氣不好
            # drops[i] = 0
        if allfinish:
            pan = -1
            drops = [0 for i in range(column)]
            pygame.display.flip()
            dropsx = [0 for i in range(column)]
            dropsy = [0 for i in range(column)]
            finsh = False
            allfinish = False
            kk = 0
            continue
        pygame.display.flip()
        continue
    # 將暫停一段給定的毫秒數(shù)
    pygame.time.delay(100)
    # 重新編輯圖像第二個參數(shù)是坐上角坐標
    winSur.blit(bg_suface, (0, 0))
    for i in range(len(drops)):
        text = random.choice(texts)
        # 重新編輯每個坐標點的圖像
        winSur.blit(text, (i * FONT_PX, drops[i] * FONT_PX))
        drops[i] += 1  # 向下走一格
        if drops[i] * 10 > PANEL_highly or random.random() > 0.98:  # 到頭了，或者運氣不好
            drops[i] = 0
    pygame.display.flip()

== 我設(shè)置的是按下空格鍵之后進行潘化，跑完自動復(fù)原。==