資料介紹
描述
什么?
雪花球和熔巖燈有一個(gè)共同點(diǎn):它們看起來非常簡單和漂亮。而且你不能得到足夠的他們兩個(gè)!雪球只不過是一個(gè)包含微型化場景的透明球體。球體充滿了水,其中包含白色的小薄片。你可以花幾個(gè)小時(shí)一遍又一遍地?fù)u晃地球,看著雪花慢慢地沉到地上。非常平靜和冥想!
在北半球,圣誕節(jié)是在冬季,因此傳統(tǒng)上與降雪有關(guān)。這就是為什么雪球中經(jīng)常出現(xiàn)圣誕場景的原因。
為什么?
雪花球很漂亮,它們就像熔巖燈一樣令人愉悅。自己制作雪球可能很棘手,因?yàn)槟枰线m的液體和合適的薄片。而且一定要封好,不然你的客廳會泛濫成災(zāi)。以及如何制作將放置在球體中的防水場景?如果您不想玩水和玻璃碗,那么您必須以數(shù)字方式構(gòu)建它。
如何?
現(xiàn)代時(shí)代使現(xiàn)代解決方案成為可能。因此,邁向數(shù)字雪球不再那么困難了。您只需要一個(gè)顯示器、一個(gè)電池、一個(gè)加速度計(jì)和一個(gè)微處理器。
M5Stack Core 模塊為小巧而方便的數(shù)字雪花球提供了完美的基礎(chǔ)。所有必要的部件都已經(jīng)很好地內(nèi)置在一個(gè)外殼中。
集成的加速度傳感器可用于確定設(shè)備的方向。這里不需要高精度。雪只應(yīng)始終根據(jù)重力方向向下落。因此不需要傳感器融合或溫度校正,只需要 X 和 Y 方向的加速度值。
一個(gè)簡單的物理雪花模型。
幸運(yùn)的是,自由飄落的雪花的物理模擬非常簡單。
雪花的質(zhì)量小,表面積大。在真空中,它們下落的速度與 50 公斤的啞鈴一樣快,但在大氣中,空氣阻力會減慢它們的速度。它們在短暫的加速階段后達(dá)到最大速度,然后以恒定速度落到地面。這不僅美觀,而且易于模擬。
在降雪模擬的每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi),每片雪花只需要在重力方向上移動一個(gè)常數(shù)值即可。而已。
但如果你完全那樣做,它看起來根本不現(xiàn)實(shí)。雪花之所以如此迷人,是因?yàn)樗鼈兙徛y以預(yù)測的下落方式。由于它們的重量很輕,它們不僅會緩慢地落到地上,而且它們的運(yùn)動方向也會隨著微小的空氣運(yùn)動而改變。模擬這些空氣運(yùn)動及其對每片雪花的影響會使軟件變得非常復(fù)雜。
一個(gè)簡單的解決方案是使用添加到下降運(yùn)動的隨機(jī)值。此外,每個(gè)雪花都有自己的速度因子,因此并非所有雪花都以相同的速度下落。自然界也是如此,因?yàn)檠┗ǖ男螤詈痛笮〔煌?,下落的速度也不同?/font>
// get the acceleration data
// values are in g (9.81 m/s2)
M5.IMU.getAccelData(&accX,&accY,&accZ);
// use gravity vector for movement
float dx = (accX*-10.0) + (round(accX)*random(5)) + (round(accY)*(random(10)-5));
float dy = (accY*10.0) + (round(accX)*random(5)) + (round(accY)*(random(10)-5));
flakeArray[i].x = flakeArray[i].x + round(dx*flakeArray[i].speed);
flakeArray[i].y = flakeArray[i].y + round(dy*flakeArray[i].speed);
// push the snowflake to the sprite on top of the background image
img.drawXBitmap((int)(flakeArray[i].x-flakeWidth),
(int)(flakeArray[i].y-flakeHeight),
snowflake, flakeWidth, flakeHeight, TFT_WHITE);
內(nèi)容。
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我為自己編寫了一個(gè) R 腳本,它將圖像轉(zhuǎn)換為uint16_t RGB565 圖像數(shù)組。R 是用于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析的強(qiáng)大工具,但它也可以用于許多其他事情。例如,用于圖像處理。R 的好處之一是,它也可以從命令行調(diào)用。
要使用該腳本,您需要在計(jì)算機(jī)上安裝R 環(huán)境。然后,您可以使用 R GUI 運(yùn)行腳本,或從命令行調(diào)用它。
在 GUI 中,只需加載腳本,然后突出顯示所有文本并運(yùn)行它。將出現(xiàn)一個(gè)打開的對話框,您可以選擇圖像。然后頭文件會自動保存在同一目錄中。
注意:在第一次調(diào)用腳本后,R 必須安裝一些必需的庫。這需要一些時(shí)間,但只需要一次。
注意:有時(shí) .BMP 圖像會被錯誤讀取。最好使用 .PNG 或 .JPG 圖片。
從命令行調(diào)用腳本需要一些準(zhǔn)備工作,但工作起來又快又好:
R 有一個(gè)程序可以從命令行調(diào)用腳本。在 Windows 下,該程序稱為“Rscript.exe”,位于 R 的 bin 目錄中:
復(fù)制路徑,以便您可以絕對尋址程序。這可能看起來像這樣,例如:
"C:\Program Files\R\R-4.0.2\bin\Rscript.exe"
or
"C:\Users\Name\Documents\R\R-4.0.3\bin\x64\Rscript.exe"
使用 R 腳本更改目錄中的 .bat 文件中的路徑。現(xiàn)在您只需雙擊 .bat 文件。然后會打開一個(gè)控制臺窗口,在其中執(zhí)行 R 腳本。將出現(xiàn)一個(gè)打開的對話框,您可以在其中選擇圖像。然后,該腳本會創(chuàng)建包含 uint16_t 數(shù)組的 .h 文件和包含已轉(zhuǎn)換圖像的 PDF 文件。
不要忘記在代碼中調(diào)整圖像的名稱。在代碼中,我使用了以下名稱:
const uint16_t background_image[76800] = { ... };
如何顯示。
模擬應(yīng)平滑顯示且無閃爍。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),使用了具有 16 位顏色深度的全屏精靈。
// Sprite object "img" with pointer to "M5.Lcd" object
// the pointer is used by pushSprite() to push it onto the LCD
TFT_eSprite img = TFT_eSprite(&M5.Lcd);
16 位精靈很大。您將需要 M5Stack Fire 的 PSRAM 才能運(yùn)行此代碼。并且您需要在編譯器中啟用 PSRAM。使用 PlatformIO,只需在platformio.ini文件中添加以下行:
build_flags =
-DBOARD_HAS_PSRAM
-mfix-esp32-psram-cache-issue
首先,將背景圖像繪制到精靈中,然后在其上繪制每片雪花。一旦完成,精靈就會被推送到屏幕上。這使得模擬運(yùn)行良好且流暢,因此觀看起來很有趣。就像一個(gè)真正的雪球。
更新:
16 位精靈不是必需的。該代碼還適用于具有 8 位顏色深度的全屏精靈。這意味著該代碼也適用于 M5Stack-Gray。
反饋
我希望您喜歡“雪球”,并且此代碼可以證明對你們中的某些人有用。如果您有任何問題或意見,請隨時(shí)給我留言。
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