Python分聃之数字雨加入潘周聃运动曲线的详细过程

相信各位同学最近一定被潘周聃刷屏和洗脑了，互联网上也出现了这种各样的模仿者，下面通过本文给大家分享Python分聃之数字雨加入潘周聃运动曲线,需要的朋友可以参考下

前言

相信各位同学最近一定被潘周聃刷屏和洗脑了，互联网上也出现了这种各样的模仿者，做为思维活跃的IT人，网上冲浪先进分子，以及整活小能手，我们当然也不能落伍，话不多说，整活开始。

什么是潘周聃运动曲线

首先，这个在曲线在热点时间出现之前是不存在的，这条曲线是博主勇敢di牛牛在总结了潘周聃的起身动作特点后总结出来的。下面详细介绍曲线产生的过程。

模型求解：

【潘中单】潘周聃走路⚡️原版

通过对比其他模仿者的视频，我们可以发现此次热点动作的核心在于潘同学起身时，身体重心相对于起始轴的偏移
首先我们对该动作的重心变化做一个简单的分析：这是普通人

可以看到重心一般情况是垂直上升的，并不会突然产生偏移。
这是潘同学：

当然，这只是一个粗略的轨迹，真正的轨迹有待进一步拟合，
要想较好的拟合出运动轨迹，我们需要知道两个参数。

相对与主轴的偏移量随时间t的变化：

△x = f(t)

垂直方向的运动分量：

y = f(t)

垂直方向运动模型求解：

首先是比较简单的垂直方向，在初中我们学习过，人在起立的时候是先加速后减速，
设速度为V(t)，则
y = V(t)t
我们暂且先用一个先增后减的函数来模拟速度：

水平方向运动模型求解：

动态不好分析，我们先来看一张图片

是不时感觉似曾相识，没错，他和我们的tanX较为相似：

这样还不是很直观，没关系，让我们把他倒过来：

我们肯定也不能直接用这个函数，需要对他做一下变换，取出我们想要的东西，
首先这个函数我们只需要一部分，我们的X是从0开始，所以我们做如下变化：

模型验证

静态验证

下面我们使用Python的matplotlib库绘图，对轨迹进行一个验证，

import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np def path(H): # H是我们测试模型的身高 y = np.arange(0.1, H / 2, 0.1)  # y方向区间 # 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)

这是180 的你

这是你一米二的弟弟：

这是你一米六的女朋友：

可以发现我们变换模型的身高，都保持了一致的曲线。

动态验证

我们每相隔0.1s打印一次，路径点：结果如图：

Hπ/4T

可以观察到中间的点较为稀疏，和我们的预期效果一样，这里我并没有直接用上面的微分方程，而是用微元法算的路径，原理很简单，我们小时候就学过，这里不再赘述，并且更换H，与T之后，误差也很小。
贴上代码：

import numpy as np from matplotlib import pyplot as plt import gif H = 180 def path(H, T): # H是我们测试模型的身高 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

我们知道，数字雨的每一个数字都会在每一帧进行垂直移动，我们只要在想要进行潘周聃曲线的时候插入上面的偏移量即可。
原理是上面的这里直接上代码：

import numpy as np def path(H, T, t0): # H是我们测试模型的身高 listy = [] t = np.arange(0, T, t0) ys = H * (np.pi) / (4 * T) * np.sin(t * np.pi / T)  # 垂直方向的速度函数 y0 = 0 for i in ys: s0 = (i + y0) * t0 / 2  # 垂直方向单位时间内移动距离 listy.append(s0) y0 = i  # 记录前一次的速度 s0 = 0 s = 0 listy0 = [] for i in ys: s = s + (i+s0) * t0 / 2  # 垂直总路程 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  # 水平方向单位时间内移动距离 listx.append(s0) x0 = i  # 保存前一次的X坐标 return listx, listy print(path(100,5,0.1))

数字雨效果制作

哈哈哈，到这里我们的数字雨就变得妖娆起来啦，是不是有潘周耼的风范呢了，上代码：

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是我们测试模型的身高 listy = [] t = np.arange(0, T, t0) ys = H * (np.pi) / (4 * T) * np.sin(t * np.pi / T)  # 垂直方向的速度函数 y0 = 0 for i in ys: s0 = (i + y0) * t0 / 2  # 垂直方向单位时间内移动距离 listy.append(s0) y0 = i  # 记录前一次的速度 s0 = 0 s = 0 listy0 = [] for i in ys: s = s + (i + s0) * t0 / 2  # 垂直总路程 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  # 水平方向单位时间内移动距离 listx.append(s0) x0 = i  # 保存前一次的X坐标 return listx, listy PANEL_width = 600 PANEL_highly = 500 FONT_PX = 15 pygame.init() # 创建一个可视化窗口 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)) # 数字版 # 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) ] # 按屏幕的宽带计算可以在画板上放几列坐标并生成一个列表 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  # 获取之前的坐标 finsh = False allfinish =False while True: # 从队列中获取事件 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]:  # 按下空格键 pan = 1000 i0 = 5   # 取消密集点 if pan > 0: pygame.time.delay(100) winSur.blit(bg_suface, (0, 0)) pan = pan - 1 if i0  PANEL_highly and allfinish:  # 到头了 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 # 重新编辑每个坐标点的图像 winSur.blit(text, (dropsx[i], dropsy[i])) # if drops[i] * 10 > PANEL_highly:  # 到头了，或者运气不好 # 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 # 将暂停一段给定的毫秒数 pygame.time.delay(100) # 重新编辑图像第二个参数是坐上角坐标 winSur.blit(bg_suface, (0, 0)) for i in range(len(drops)): text = random.choice(texts) # 重新编辑每个坐标点的图像 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:  # 到头了，或者运气不好 drops[i] = 0 pygame.display.flip()

== 我设置的是按下空格键之后进行潘化，跑完自动复原。==