使用 BitFieldDraw 模块的算法艺术

位域是黑白像素的二维图像。 这是最简单的图像。 像素不一定非得是黑色和白色,但位域仅限于两种颜色,因为每个像素都由一个位表示:0 或 1 数字。 您可以通过运行来安装它 pip install --user bitfielddraw (在 Windows 上)或 pip3 install --user bitfielddraw (在 macOS 和 Linux 上)。 在交互式 shell 中,运行 import bitfielddrawbitfielddraw.main() 看一个演示。 (最大化您的终端窗口以获得最佳效果。)

尽管有这个限制,位域还是可以很漂亮。 我发现这个 twitter 线程(和 MetaFilter 讨论)有几个由简单数学函数生成的位字段。 这些函数被输入像素的 X 和 Y 坐标,如果函数返回零,则像素为白色,如果函数返回非零,则像素为黑色。 可以从简单的函数中生成几个有趣的模式:

受此启发,我创建了一个名为 BitFieldDraw 的 Python 模块,它可以很容易地查看从给定函数生成的位域。 你可以 from bitfielddraw import * 然后调用 save() (将其保存到图像或文本文件), p() 将其作为块文本字符打印到终端屏幕的功能,或者 s() (使用 Pillow 模块显示图像)。

生成艺术的函数可以是 Python lambda 函数,例如 lambda x, y: (x ^ y) % 5 或者只是一个带有 lambda 函数主体的字符串,例如 '(x ^ y) % 5'.

功能 (x ^ y) % 5 异或(即异或)x 和 y 坐标,然后将结果修改 5。让我们使用坐标 (10, 19)。 这会产生操作 (10 ^ 19) % 5. 10和19在二进制中是01010和10011。 当我们对它们进行异或时,我们得到 11001 或 25。25 mod 5 为 0(即 25 除以 5 的余数为 0)。 因为 0 是零值,所以这会在坐标 (10, 19) 处产生一个白色像素。

BitFieldDraw 对 2D 场中的每个像素运行此计算以绘制算法艺术。 一些例子:

>>> save('bitfield1.png', '(x ^ y) % 5', w=400, h=400)

>>> save('bitfield2.png', '(x * 64) % y', w=400, h=400)

>>> save('bitfield3.png', '(x % y) % 4', w=400, h=400)

>>> save('bitfield4.png', '(x & y) & (x ^ y) % 19', w=400, h=400)

当您将位域保存为图像文件时,您可以为它们指定任意两种颜色作为前景色和背景色:

>>> save('bitfield-color1.png', '(x & y) & (x ^ y) % 19', w=400, h=400, fg='red', bg='black')

>>> save('bitfield-color2.png', '(x & y) & (x ^ y) % 19', w=400, h=400, fg='yellow', bg='blue')

>>> save('bitfield-color3.png', '(x & y) & (x ^ y) % 19', w=400, h=400, fg='#004400', bg='green')

第一个论点 p() 打印功能和 s() 保存函数是一个表达式 xy 变量。 该表达式的计算结果为该像素的颜色:如果为零则为黑色,如果非零则为白色。 位域的宽度和高度自动设置为终端窗口的大小。 由于终端窗口中的文本单元格的高度是宽度的两倍,因此每个文本单元格代表两个像素。 但是,可以为 wh 更改宽度和高度的函数的参数。

由于终端窗口中的文本单元格的高度是宽度的两倍,因此每个文本单元格实际上代表一列两行中的两个像素。 使用的文本字符是代码点 9600(只是顶部像素集 '▀'), 9604 (只是底部像素集 '▄'), 和 9608 (两个像素集 '█'). 为了使两个像素都清晰,我们使用空格字符 ' '.

位域的 0, 0 原点设置为左下角。 可以通过将整数传递给 xy 参数。

>>> p('(x^y)%5', w=10, h=10)
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▀▄██▄▀████
>>> p('(x^y)%5', w=10, h=10, x=2)
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▄▀██▀▄▄▀██
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▀▄██▄▀▀▄██
██▄▀████▀▄
>>> p('(x^y)%5', w=10, h=10, y=2)
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与计算机屏幕坐标不同, bitfielddraw 模块使用数学坐标,使 Y 坐标向上而不是向下增加。 您可以通过传递来更改此设置 flipy=True 到任何 BitFieldDraw 函数,在这种情况下,y 坐标将增加下降。 你也可以通过 flipx=True 翻转 x 坐标。 (目前无法旋转位域。)

>>> p('(x^y)%5', w=10, h=10)
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>>> p('(x^y)%5', w=10, h=10, flipx=True)
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>>> p('(x^y)%5', w=10, h=10, flipy=True)
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>>> p('(x^y)%5', w=10, h=10, flipx=True, flipy=True)
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▄▀▀▄██▄▀██
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如果你想交换使用的颜色,你可以通过 True 为了 invert 范围:

>>> p('(x^y)%5', w=10, h=10)
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██▀▄██▄▀▀▄
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>>> p('(x^y)%5', w=10, h=10, invert=True)
  ▄▀  ▀▄▄▀
  ▀▄  ▄▀▀▄
▀▄  ▄▀
  ▄▀  ▀▄▄▀
▄▀  ▀▄

您也可以直接使用 getBitFieldStr():

>>> import bitfielddraw
>>> bitfielddraw.printBitFieldStr('(x ^ y) % 5', w=10, h=10)  # This is the same as the p() function.
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>>> bitfielddraw.getBitFieldStr('(x ^ y) % 5', w=10, h=10)
'██▀▄██▄▀▀▄n██▄▀██▀▄▄▀n▄▀██▀▄████n██▀▄██▄▀▀▄n▀▄██▄▀████'

getBitField()、getBitFieldStrFromSet() 和 getBitFieldImgFromSet

如果你想得到位域的原始数据,你可以调用 getBitField() 这将返回一组冻结的 (x, y) 元组。 由此,您可以更改数据,然后将其传递给 getBitFieldStrFromSet() 或者 getBitFieldImgFromSet() 获取修改后的位字段的字符串或 Pillow 图像对象。

>>> import bitfielddraw
>>> bitFieldData = bitfielddraw.getBitField(lambda x, y: (x^y)%5, width=20, height=20)
>>> bitFieldData
frozenset({(7, 17), (18, 17), (8, 0), (19, 0), (8, 9), (19, 9), (11, 5), (8, 18), (19, 18), (0, 14), (4, 2), (3, 15), (14, 15), (15, 7), (7, 3), (18, 3), (15, 16), (7, 12), (8, 4), (19, 4), (11, 0), (0, 9), (11, 9), (3, 1), (3, 10), (14, 10), (3, 19), (14, 19), (15, 2), (15, 11), (18, 7), (7, 16), (18, 16), (10, 8), (10, 17), (3, 5), (14, 5), (3, 14), (15, 6), (18, 2), (7, 11), (6, 15), (10, 3), (10, 12), (2, 17), (3, 0), (14, 0), (14, 9), (3, 18), (14, 18), (6, 10), (6, 19), (10, 7), (2, 3), (10, 16), (2, 12), (3, 4), (17, 6), (9, 11), (6, 5), (6, 14), (10, 2), (10, 11), (2, 16), (16, 18), (17, 1), (5, 8), (17, 10), (17, 19), (9, 15), (6, 0), (10, 6), (2, 11), (1, 15), (13, 17), (16, 13), (5, 3), (9, 1), (5, 12), (17, 14), (9, 10), (9, 19), (6, 4), (6, 13), (13, 3), (1, 10), (13, 12), (16, 8), (1, 19), (16, 17), (17, 0), (5, 7), (17, 9), (9, 5), (5, 16), (9, 14), (12, 15), (1, 5), (16, 3), (13, 16), (16, 12), (5, 2), (17, 4), (9, 0), (5, 11), (0, 18), (12, 1), (12, 10), (4, 6), (12, 19), (4, 15), (1, 0), (1, 9), (13, 11), (16, 7), (1, 18), (5, 6), (19, 8), (0, 4), (19, 17), (0, 13), (11, 13), (12, 5), (12, 14), (4, 10), (4, 19), (16, 2), (1, 13), (8, 3), (19, 3), (19, 12), (8, 12), (0, 8), (11, 8), (0, 17), (11, 17), (12, 0), (4, 5), (15, 1), (7, 6), (15, 19), (7, 15), (18, 15), (0, 3), (11, 3), (19, 16), (8, 16), (0, 12), (11, 12), (12, 4), (4, 0), (4, 9), (3, 13), (14, 13), (7, 1), (18, 1), (15, 14), (7, 10), (18, 10), (18, 19), (19, 2), (8, 11), (19, 11), (0, 7), (11, 7), (0, 16), (11, 16), (3, 8), (14, 8), (3, 17), (14, 17), (15, 9), (7, 5), (18, 5), (15, 18), (7, 14), (18, 14), (19, 6), (0, 2), (11, 2), (14, 3), (14, 12), (15, 4), (7, 0), (18, 0), (15, 13), (7, 9), (18, 9), (10, 1), (2, 6), (2, 15), (3, 7), (14, 7), (3, 16), (17, 18), (7, 4), (18, 4), (6, 8), (6, 17), (2, 1), (10, 14), (2, 10), (2, 19), (3, 2), (14, 2), (3, 11), (17, 13), (9, 18), (10, 9), (2, 5), (10, 18), (2, 14), (14, 6), (9, 4), (9, 13), (6, 7), (6, 16), (10, 4), (2, 0), (10, 13), (2, 9), (13, 6), (2, 18), (13, 15), (16, 11), (5, 1), (17, 3), (17, 12), (9, 8), (5, 19), (9, 17), (6, 2), (6, 11), (2, 4), (13, 1), (1, 8), (13, 10), (16, 6), (1, 17), (16, 15), (17, 7), (5, 14), (17, 16), (12, 13), (4, 18), (1, 3), (13, 5), (16, 1), (1, 12), (13, 14), (16, 10), (16, 19), (17, 2), (5, 9), (17, 11), (9, 7), (5, 18), (6, 1), (12, 8), (12, 17), (4, 13), (13, 0), (1, 7), (13, 9), (16, 5), (1, 16), (13, 18), (5, 4), (9, 2), (5, 13), (8, 6), (8, 15), (19, 15), (0, 11), (4, 8), (4, 17), (1, 2), (13, 4), (16, 0), (7, 18), (8, 1), (19, 1), (8, 10), (0, 6), (11, 6), (8, 19), (11, 15), (12, 7), (4, 3), (12, 16), (4, 12), (1, 6), (15, 8), (18, 13), (8, 5), (19, 5), (0, 1), (8, 14), (19, 14), (11, 10), (0, 19), (11, 19), (12, 2), (12, 11), (4, 7), (15, 3), (15, 12), (18, 8)})

(目前,getBitFieldStrFromSet() 未实现。)

例子

BitFieldDraw 中有几个例子 EXAMPLES 成员:

>>> import bitfielddraw
>>> import pprint
>>> pprint.pprint(bitfielddraw.EXAMPLES)
('(x ^ y) % 5',
 '(x ^ y) % 9',
 '(x ^ y) % 17',
 '(x ^ y) % 33',
 '(x ^ y) % 2',
 '(x ^ y) % 4',
 '(x ^ y) % 8',
 '(x | y) % 7',
 '(x | y) % 17',
 '(x | y) % 29',
 '(x * y) & 64',
 '(x * y) & 24',
 '(x * y) & 47',
 '(x ^ y) 

You can view a slideshow of these examples by running bitfielddraw.main(). I recommend maximizing your terminal window for the largest view.

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