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社区首页 >专栏 >基于图形项的复杂形状和动画--千足虫

基于图形项的复杂形状和动画--千足虫

作者头像
用户6021899
发布2019-08-14 17:33:44
发布2019-08-14 17:33:44
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在本篇中,会看到利用图形项来绘制复杂形状和动画,模拟“千足虫”的运动和消亡过程。程序有一个内部的定时器,在没段时间间隙中,这些千足虫都在不停的移动。如果它们的头部产生了碰撞,则其头部颜色的红色分量越来越高,直至死亡。

代码和详细的注释如下:

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import math
import random
import sys
from PyQt5.QtCore import (QTimer, QPointF, QRectF, Qt)
from PyQt5.QtWidgets import (QApplication, QDialog,
        QGraphicsItem, QGraphicsScene, QGraphicsView, QHBoxLayout,
          QPushButton, QSlider,QVBoxLayout)
from PyQt5.QtGui import (QBrush, QColor,QPainter,QPainterPath,QPolygonF)

SCENESIZE = 500

class Head(QGraphicsItem): # 千足虫头部 图形项
    Rect = QRectF(-30, -20, 60, 40)
    def __init__(self, color, angle, position):
        super(Head, self).__init__()
        self.color = color
        self.angle = angle
        self.setPos(position)

    def boundingRect(self): #包围盒矩形
        return Head.Rect

    def shape(self):
        path = QPainterPath()
        path.addEllipse(Head.Rect)#椭圆路径,以用于后续碰撞检测
        return path

    def paint(self, painter, option, widget=None): #绘制事件
        painter.setPen(Qt.NoPen)
        painter.setBrush(QBrush(self.color))
        painter.drawEllipse(Head.Rect) #画椭圆头
       
        #option包含了细节等级(Level of Detail, DOL,是指根据模型的位置和重要度,决定
        #渲染模型所分配的内存、CPU等计算资源,以降低非重要物体的细节度,提升渲染效率)    
        if option.levelOfDetailFromTransform(self.transform()) > 0.5: # Outer eyes
            #如果视图没有缩放,则option.levelOfDetailFromTransform(self.transform())返回1.0
            #如果视图放大为原尺寸的两倍,则返回2.0
            #如果视图缩小为原尺寸的一半,则返回0.5
            #根据DOL 决定要不要 绘制 眼镜,眼珠和鼻孔
            painter.setBrush(QBrush(Qt.yellow))
            painter.drawEllipse(-12, -19, 9, 9) #画眼,使用图形项自身的逻辑坐标
            painter.drawEllipse(-12, 11, 9, 9)
            if option.levelOfDetailFromTransform(self.transform())> 0.8: # Inner eyes
                painter.setBrush(QBrush(Qt.darkBlue))
                painter.drawEllipse(-12, -19, 7, 7)#画黑眼珠
                painter.drawEllipse(-12, 11, 7, 7)
                if option.levelOfDetailFromTransform(self.transform()) > 0.9: # Nostrils
                    painter.setBrush(QBrush(Qt.white))
                    painter.drawEllipse(-27, -5, 2, 2)#画鼻孔
                    painter.drawEllipse(-27, 3, 2, 2)

    def advance(self, phase):
        if phase == 0:
            angle = self.angle
            while True:
                flipper = 1
                angle += random.random() * random.choice((-1, 1)) #角度随机正负摆动
                offset = flipper * random.random()
                x = self.x() + (offset * math.sin(math.radians(angle)))
                y = self.y() + (offset * math.cos(math.radians(angle)))
                if 0 <= x <= SCENESIZE and 0 <= y <= SCENESIZE:
                    break
                else:
                    flipper = -1 if flipper == 1 else 1
            self.angle = angle
            self.position = QPointF(x, y)
        else:
            self.setRotation(random.random() * random.choice((-1, 1)))
            self.setPos(self.position)
            if self.scene():
                for item in self.scene().collidingItems(self): #场景的碰撞检测,检测与自身碰撞的项
                    if isinstance(item, Head):#如果碰撞的项是头部
                        self.color.setRed(min(255, self.color.red() + 1)) # 则自身(头部)红色分量加一
                    else: #如果碰撞的项不是头部
                        item.color.setBlue(min(255, item.color.blue() + 1))#则自身(头部)蓝色分量加一


class Segment(QGraphicsItem):
    def __init__(self, color, offset, parent):
        super(Segment, self).__init__(parent)
        self.color = color
        #每节的身体段
        self.rect = QRectF(offset, -20, 30, 40)
        self.path = QPainterPath()
        self.path.addEllipse(self.rect)
       
        #每节的左腿 
        x = offset + 15
        y = -20
        self.path.addPolygon(QPolygonF([QPointF(x, y),
                QPointF(x - 5, y - 18), QPointF(x - 5, y)]))
        self.path.closeSubpath()
        #每节的右腿
        y = 20
        self.path.addPolygon(QPolygonF([QPointF(x, y),
                QPointF(x - 5, y + 18), QPointF(x - 5, y)]))
        self.path.closeSubpath()
        self.change = 1
        self.angle = 0

    def boundingRect(self):
        return self.path.boundingRect()

    def shape(self):
        return self.path

    def paint(self, painter, option, widget=None):
        painter.setPen(Qt.NoPen)
        painter.setBrush(QBrush(self.color))
        if option.levelOfDetailFromTransform(self.transform()) < 0.9:
            painter.drawEllipse(self.rect)
        else:
            painter.drawPath(self.path)

    def advance(self, phase):
        if phase == 0:
            matrix = self.transform()
            matrix.reset()
            self.setTransform(matrix)
            self.angle += self.change * random.random()
            if self.angle > 6:
                self.change = -1
                #self.angle -= 0.00001
            elif self.angle < -6:
                self.change = 1
                #self.angle += 0.00001
        elif phase == 1:
            self.setRotation(self.angle)


class MainForm(QDialog):
    def __init__(self, parent=None):
        super(MainForm, self).__init__(parent)
        self.running = False
        self.scene = QGraphicsScene(self) #场景
        self.scene.setSceneRect(0, 0, SCENESIZE, SCENESIZE)
        self.scene.setItemIndexMethod(QGraphicsScene.NoIndex)
        self.view = QGraphicsView() #创建视图
        self.view.setRenderHint(QPainter.Antialiasing)#抗锯齿
        self.view.setScene(self.scene) #设置视图的场景
        self.view.setFocusPolicy(Qt.NoFocus)
        zoomSlider = QSlider(Qt.Horizontal) #水平滑块,用于视图缩放
        zoomSlider.setRange(5, 200)
        zoomSlider.setValue(100)
        self.pauseButton = QPushButton("Pa&use") #暂停继续按钮
        quitButton = QPushButton("&Quit") #退出按钮
        quitButton.setFocusPolicy(Qt.NoFocus)
        layout = QVBoxLayout()
        layout.addWidget(self.view)
        bottomLayout = QHBoxLayout()
        bottomLayout.addWidget(self.pauseButton)
        bottomLayout.addWidget(zoomSlider)
        bottomLayout.addWidget(quitButton)
        layout.addLayout(bottomLayout)
        self.setLayout(layout)
        self.pauseButton.clicked.connect(self.pauseOrResume)
        zoomSlider.valueChanged[int].connect(self.zoom)
        quitButton.clicked.connect(self.accept)
        self.populate()
        self.startTimer(5) #每5ms 产生一次计时器事件
        self.setWindowTitle("Multipedes")

    def zoom(self, value):
        factor = value / 100.0
        matrix=self.view.transform() #视图的变换矩阵
        matrix.reset() #重置
        matrix.scale(factor, factor)#设置x,y缩放比例
        self.view.setTransform(matrix)#重新设定视图的变换矩阵

    def pauseOrResume(self):
        self.running = not self.running #改变运行状态
        self.pauseButton.setText("Pa&use" if self.running else "Res&ume")#改变按钮文本

    def populate(self): # 生成千足虫
        red, green, blue = 0, 150, 0
        for i in range(random.randint(6, 10)): #随机产生6~10条千足虫
            angle = random.randint(0, 360) #随机角度
            offset = random.randint(0, SCENESIZE // 2)
            half = SCENESIZE / 2
            x = half + (offset * math.sin(math.radians(angle)))
            y = half + (offset * math.cos(math.radians(angle)))
            color = QColor(red, green, blue)
            head = Head(color, angle, QPointF(x, y))# 每条虫有1个头
           
            color = QColor(random.randint(20, 255), random.randint(20, 255),random.randint(20, 255))#随机色
            offset = 25
            segment = Segment(color, offset, head) #第一节身体段属于头部的子图形项
            for j in range(random.randint(5, 8)): #每条虫有6~9个身体节段(1 + (5~8)),randint包含两端
                offset += 25 #每节 长25
                segment = Segment(color, offset, segment) #第n+1节身体段属于第 n节的子图形项
            head.setRotation(random.randint(0, 360))
            self.scene.addItem(head) #向场景中添加头部(也会递归地添加个身体段)
        self.running = True

    def timerEvent(self, event): #计时器事件的槽
        if not self.running:
            return
        dead = set()#死亡集
        items = self.scene.items() #场景的所有图形项
        if len(items) == 0: #没有虫了就重开
            self.populate()
            return
        heads = set()
        for item in items:
            if isinstance(item, Head):#是 头部
                heads.add(item)
                if item.color.red() == 255: #头部颜色红色分量达最大时放入死亡集
                    dead.add(item)
        if len(heads) == 1: #只剩一只虫时也加入死亡集,以待删除
            dead = heads
        del heads
        #依次删除死亡集中的头部
        while dead:
            item = dead.pop() #从死亡集弹出
            self.scene.removeItem(item) #从场景移除头部(会递归地移除子项(各身体段))
            del item
        self.scene.advance() #调用各个图形项的 advance()方法


app = QApplication(sys.argv)
form = MainForm()
rect = QApplication.desktop().availableGeometry()
form.resize(int(rect.width() * 0.75), int(rect.height() * 0.9))
form.show()
app.exec_()
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原始发表:2019-06-28,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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