第1章 解析iTunes播放列表 3

1.1　iTunes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

2.3.1　Spiro構造函數　20

2.3.2　設置函數　21

2.3.3　restart()方法　21

2.3.4　draw()方法　22

2.3.5　創建動畫　22

2.3.5　SpiroAnimator類　23

2.3.5　genRandomParams()方法　24

2.3.6　重新啟動程序　24

2.3.7　update()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

4.3.5　main()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

5.3.8　Boids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*佳匹配　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OpenGL　121

9.1　老式OpenGL　122

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OpenGL　129

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

9.4.3　Scene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*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

10.3.7　Camera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

12.1　Arduino　216

12.2　Arduino生態系統　217

12.2.1　語言　218

12.2.2　IDE　218

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

12.4.2　Arduino程序　220

12.4.3　創建實時圖表　221

12.5　Python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

13.3　Arduino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

13.4　Python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FFT　242

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

14.1.1　DHT11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

14.2.3　Wifi設置　257

14.2.4　設置編程環境　258

14.2.5　通過SSH連接　259

14.2.6　Web框架Bottle　259

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

14.4.3　update()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