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第1章 解析iTunes播放列表 3

1.1iTunes播放列表文件剖析3

1.2所需模塊5

1.3代碼5

1.3.1查找重復5

1.3.2提取重復6

1.3.3查找多個播放列表中

共同的音軌7

1.3.4收集統計信息8

1.3.5繪制數據8

1.3.6命令行選項9

1.4完整代碼10

1.5運行程序13

1.6小結14

1.7實驗14

第2章萬花尺15

2.1參數方程16

2.1.1萬花尺方程17

2.1.2海龜畫圖19

2.2所需模塊20

2.3代碼20

2.3.1Spiro構造函數20

2.3.2設置函數21

2.3.3restart()方法21

2.3.4draw()方法22

2.3.5創建動畫22

2.3.5SpiroAnimator類23

2.3.5genRandomParams()方法24

2.3.6重新啟動程序24

2.3.7update()方法25

2.3.8顯示或隱藏光標25

2.3.9保存曲線25

2.3.10解析命令行參數和初始化26

2.4完整代碼27

2.5運行萬花尺動畫32

2.6小結33

2.7實驗33

第二部分模擬生命

第3章Conway生命游戲37

3.1工作原理38

3.2所需模塊39

3.3代碼40

3.3.1表示網格40

3.3.2初始條件41

3.3.3邊界條件41

3.3.4實現規則42

3.3.5向程序發送命令行參數43

3.3.6初始化模擬43

3.4完整代碼44

3.5運行模擬人生的游戲46

3.6小結47

3.7實驗47

第4章用Karplus-Strong算法產生

音樂泛音49

4.1工作原理51

4.1.1模擬51

4.1.2創建WAV文件52

4.1.3小調五聲音階53

4.2所需模塊54

4.3代碼54

4.3.1用deque實現環形緩沖區54

4.3.2實現Karplus-Strong算法55

4.3.3寫WAV文件56

4.3.4用pygame播放WAV

文件56

4.3.5main()方法57

4.4完整代碼58

4.5運行撥弦模擬61

4.6小結62

4.7實驗62

第5章類鳥群：仿真鳥群63

5.1工作原理64

5.2所需模塊64

5.3代碼64

5.3.1計算類鳥群的位置和速度65

5.3.2設置邊界條件66

5.3.3繪制類鳥群67

5.3.4應用類鳥群規則68

5.3.5添加個體70

5.3.6驅散類鳥群71

5.3.7命令行參數71

5.3.8Boids類71

5.4完整代碼72

5.5運行類鳥群模擬75

5.6小結76

5.7實驗76

第三部分圖片之樂

第6章ASCII文本圖形79

6.1工作原理80

6.2所需模塊81

6.3代碼81

6.3.1定義灰度等級和網格82

6.3.2計算平均亮度82

6.3.3從圖像生成ASCII內容83

6.3.4命令行選項84

6.3.5將ASCII文本圖形字符

串寫入文本文件84

6.4完整代碼85

6.5運行ASCII文本圖形生成程序87

6.6小結87

6.7實驗88

第7章照片馬賽克89

7.1工作原理90

7.1.1分割目標圖像90

7.1.2平均顏色值91

7.1.3匹配圖像91

7.2所需模塊92

7.3代碼92

7.3.1讀入小塊圖像92

7.3.2計算輸入圖像的平均

顏色值93

7.3.3將目標圖像分割成網格93

7.3.4尋找小塊的匹配94

7.3.5創建圖像網格95

7.3.6創建照片馬賽克96

7.3.7添加命令行選項97

7.3.8控制照片馬賽克的大小97

7.4完整代碼98

7.6運行照片馬賽克生成程序102

7.7小結103

7.7實驗103

第8章三維立體畫105

8.1工作原理106

8.1.1感知三維立體畫中的深度106

8.1.2深度圖108

8.2所需模塊109

8.3代碼109

8.3.1重復給定的平鋪圖像109

8.3.2從創建隨機圓平鋪110

8.3.3創建三維立體畫111

8.3.4命令行選項112

8.4完整代碼113

8.5運行三維立體畫生成程序115

8.6小結117

8.7實驗117

第四部分走進三維

第9章理解OpenGL121

9.1老式OpenGL122

9.2現代OpenGL：三維圖形管線124

9.2.1幾何圖元124

9.2.2三維變換125

9.2.3著色器127

9.2.4頂點緩沖區128

9.2.5紋理貼圖129

9.2.6顯示OpenGL129

9.3所需模塊130

9.4代碼130

9.4.1創建OpenGL窗口130

9.4.2設置回調131

9.4.3Scene類133

9.5完整代碼137

9.6運行OpenGL應用程序142

9.7小結143

9.8實驗143

第10章粒子系統145

10.1工作原理146

10.1.1為粒子運動建模147

10.1.2設置較大范圍147

10.1.3渲染粒子149

10.1.4利用OpenGL混合來

創建更逼真火花149

10.1.5使用公告板150

10.1.6生成火花動畫151

10.2所需模塊151

10.3粒子系統的代碼151

10.3.1定義粒子的幾何形狀152

10.3.2為粒子定義時間延遲

數組153

10.3.3設置粒子初始速度153

10.3.4創建頂點著色器154

10.3.5創建片段著色器156

10.3.6渲染156

10.3.7Camera類158

10.4粒子系統完整代碼158

10.5盒子代碼164

10.6主程序代碼166

10.6.1每步更新這些粒子167

10.6.2鍵盤處理程序168

10.6.3管理主程序循環168

10.7完整主程序代碼169

10.8運行程序172

10.9小結172

10.10實驗172

第11章體渲染173

11.1工作原理174

11.1.1數據格式174

11.1.2生成光線175

11.1.3顯示OpenGL窗口177

11.2所需模塊178

11.3項目代碼概述178

11.4生成三維紋理178

11.5完整的三維紋理代碼180

11.6生成光線181

11.6.1定義顏色立方體的

幾何形狀182

11.6.2創建幀緩沖區對象184

11.6.3渲染立方體的背面185

11.6.4渲染立方體的正面185

11.6.5渲染整個立方體186

11.6.6調整大小處理程序187

11.7完整的光線生成代碼187

11.8體光線投射192

11.8.1頂點著色器194

11.8.2片段著色器194

11.9完整的體光線投射代碼196

11.10二維切片199

11.10.1頂點著色器201

11.10.2片段著色器202

11.10.3針對二維切片的

用戶界面202

11.11完整的二維切片代碼203

11.12代碼整合206

11.13完整的主文件代碼207

11.14運行程序209

11.15小結210

11.16實驗210

第五部分玩硬件

第12章Arduino簡介215

12.1Arduino216

12.2Arduino生態系統217

12.2.1語言218

12.2.2IDE218

12.2.3社區218

12.2.4外設219

12.3所需模塊219

12.4搭建感光電路219

12.4.1電路工作原理219

12.4.2Arduino程序220

12.4.3創建實時圖表221

12.5Python代碼222

12.6完整的Python代碼224

12.7運行程序226

12.8小結227

12.9實驗227

第13章激光音樂秀229

13.1用激光產生圖案230

13.1.1電機控制230

13.1.2快速傅里葉變換232

13.2所需模塊233

13.2.1搭建激光秀234

13.2.2連接電機驅動器236

13.3Arduino程序237

13.3.1配置Arduino數字

輸出引腳238

13.3.2主循環238

13.3.3停止電機240

13.4Python代碼240

13.4.1選擇音頻設備241

13.4.2從輸入設備讀取數據241

13.4.3計算數據流的FFT242

13.4.4從FFT值提取頻率

信息243

13.4.5將頻率轉換為電機

速度和方向243

13.4.6測試電機設置244

13.4.7命令行選項245

13.4.8手動測試245

13.5完整的Python代碼246

13.6運行程序249

13.7小結250

13.8實驗250

第14章基于樹莓派的天氣監控器253

14.1硬件254

14.1.1DHT11溫濕度傳感器254

14.1.2樹莓派255

14.1.3設置樹莓派255

14.2安裝和配置軟件256

14.2.1操作系統257

14.2.2初始配置257

14.2.3Wifi設置257

14.2.4設置編程環境258

14.2.5通過SSH連接259

14.2.6Web框架Bottle259

14.2.7用flot繪制260

14.2.8關閉樹莓派261

14.3搭建硬件262

14.4代碼263

14.4.1處理傳感器數據請求264

14.4.2繪制數據264

14.4.3update()方法267

14.4.4用于LED的JavaScript

處理程序267

14.4.5添加交互性268

14.5完整代碼269

14.6運行程序272

14.7小結273

14.8實驗273

附錄A軟件安裝275

附錄B基礎實用電子學281

附錄C樹莓派的建議和技巧289