Python超人-宇宙模拟器

bodies/sun.py

@@ -21,7 +21,8 @@ class Sun(FixedStar):
     def __init__(self, name="太阳", mass=1.9891e30,
                  init_position=[0, 0, 0],
                  init_velocity=[0, 0, 0],
-                 color=(170, 98, 25),
+                 # color=(170, 98, 25),
+                 color=(255, 248, 115),
                  # texture="sun2.jpg",
                  texture="sun2.jpg",
                  size_scale=1.0, distance_scale=1.0,

common/color_utils.py

@@ -34,7 +34,7 @@ def conv_to_vec4_color(colour: tuple, alpha=1):
     # color = ursina_color.rgba(r, g, b, a)
 
 
-def white_brightest(color, min_value=220):
+def white_brightest(color, min_value=180):
     # x = y/255*(255-min_value) + min_value
     r, g, b = color
     r = min(255, int(r / 255 * (255 - min_value) + min_value))
@@ -60,11 +60,11 @@ def brightest(color):
         return [r, g, b]
 
 
-def fixed_star_color_brightest(c, ursina_color=False):
+def fixed_star_color_brightest(c, ursina_color=False, min_value=120):
     if c is None:
         bc = (255, 255, 255)
     else:
-        bc = white_brightest(c)
+        bc = white_brightest(c, min_value)
 
     if ursina_color:
         return conv_to_vec4_color(bc)

sim_scenes/featured/eight_stars_alignment.py

+# -*- coding:utf-8 -*-
+# title           :模拟太阳系给天体真实时间和位置
+# description     :模拟太阳系给天体真实时间和位置
+# author          :Python超人
+# date            :2023-07-23
+# link            :https://gitcode.net/pythoncr/
+# python_version  :3.8
+# ==============================================================================
+
+import numpy as np
+
+from bodies import Sun, Mercury, Venus, Earth, Mars, Asteroids, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune, Moon
+from common.celestial_data_service import get_body_posvel, recalc_moon_position, calc_solar_acceleration, \
+    set_solar_system_celestial_position, set_earth_rotation
+from common.consts import SECONDS_PER_WEEK, SECONDS_PER_DAY, SECONDS_PER_HOUR, AU
+from sim_scenes.func import ursina_run
+from sim_scenes.universe_sim_scenes import UniverseSimScenes
+from simulators.ursina.entities.body_timer import TimeData
+from simulators.ursina.ui.control_ui import ControlUI
+from simulators.ursina.ursina_config import UrsinaConfig
+from simulators.ursina.ursina_event import UrsinaEvent
+from ursina import camera, application
+
+
+class SolarSystemRealitySim(UniverseSimScenes):
+    def __init__(self):
+        """
+
+        @param debug_mode: 是否为调试模式
+        """
+        self.show_asteroids = False
+        self.clock_position_center = False
+        self.show_earth_clouds = False
+        self.debug_mode = False
+        self.recalc_moon_pos = True
+
+    def create_bodies(self):
+        """
+        创建太阳系的天体
+        @return:
+        """
+        # 由于宇宙空间尺度非常大，如果按照实际的天体大小，则无法看到天体，因此需要对天体的尺寸进行放大
+        # 太阳缩放比例
+        self.sun_size_scale = 0.04e2 if self.debug_mode else 0.4e2
+
+        # 地月缩放比例
+        # 为了更好的展示效果，需要对月球的位置重新计算（使得地月距离放大，月球相对地球方向不变），重新计算位置后，地球和月球可以放大1000倍以上
+        if self.recalc_moon_pos:  # 重新计算月球位置
+            self.earth_size_scale = 10e3 if self.debug_mode else 1e3
+            self.moon_size_scale = 2e3
+        else:
+            # 不重新计算，则地月的距离相对整个太阳系会非常近，因此，月球只放大了10倍
+            self.earth_size_scale = 1e1
+            self.moon_size_scale = 1e1
+
+        self.sun = Sun(name="太阳", size_scale=self.sun_size_scale, texture="sun.jpg")  # 太阳
+        self.mercury = Mercury(name="水星", size_scale=1.5e3)  # 水星
+        self.venus = Venus(name="金星", size_scale=1e3)  # 金星
+        self.earth = Earth(name="地球", texture="earth_hd.jpg",
+                           rotate_angle=3.44,
+                           size_scale=self.earth_size_scale)  # 地球
+        self.earth_clouds = Earth(name="地球云层", texture="transparent_clouds.png", show_trail=False,
+                                  rotate_angle=3.44,
+                                  size_scale=self.earth_size_scale * 1.01)  # 地球云层
+        self.moon = Moon(name="月球", size_scale=self.moon_size_scale)  # 月球
+        self.mars = Mars(name="火星", size_scale=1.2e3)  # 火星
+        self.asteroids = Asteroids(size_scale=1e2, parent=self.sun, rotate_angle=-20)  # 模拟的小行星带
+        self.jupiter = Jupiter(name="木星", size_scale=4e2)  # 木星
+        self.saturn = Saturn(name="土星", size_scale=4e2)  # 土星
+        self.uranus = Uranus(name="天王星", size_scale=10e2)  # 天王星
+        self.neptune = Neptune(name="海王星", size_scale=10e2)  # 海王星
+        # 行星
+        self.planets = [self.mercury, self.venus, self.earth, self.mars,
+                        self.jupiter, self.saturn, self.uranus, self.neptune]
+        # 所有天体
+        self.bodies = [self.sun] + self.planets + [self.moon]
+
+        self.camera_target = self.create_camera_target(init_position=[0, 0, -AU], size_scale=1e4)
+
+        if self.show_earth_clouds:
+            self.bodies += [self.earth_clouds]
+
+        if self.show_asteroids:
+            self.bodies += [self.asteroids, self.camera_target]
+
+    def init_earth(self):
+        """
+        初始化地球
+        @return:
+        """
+        # 让地球显示自转轴线
+        # self.earth.rotate_axis_color = (255, 255, 50)
+        # 如果为调试模式，则太阳光对地球无效，方便查看
+        if self.debug_mode:
+            self.earth.set_light_disable(True)
+
+    def show_clock(self, dt):
+        """
+        显示时钟
+        @param dt: 时间 datetime
+        @return:
+        """
+        if self.clock_position_center:
+            position, origin = (0, .25), (0, 0),
+        else:
+            from ursina import window
+            aspect_ratio = window.aspect_ratio
+            position, origin = (0.5 * aspect_ratio - 0.3, -0.465), (-0.5, 0.5),
+            # position, origin = (0.60, -0.465), (-0.5, 0.5),
+
+        ControlUI.current_ui.show_message(dt.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'),
+                                          position=position,
+                                          origin=origin,
+                                          font="verdana.ttf",
+                                          close_time=-1)
+
+    def set_bodies_position(self, time_data: TimeData):
+        """
+        设置天体的位置（包含速度和加速度的信息）
+        @param time_data:
+        @return:
+        """
+        t = self.start_time + time_data.total_days
+        set_solar_system_celestial_position(self.bodies, t, self.recalc_moon_pos)
+
+    def on_ready(self):
+        """
+        事件绑定后，模拟器运行前会触发
+        @return:
+        """
+        # 运行前触发
+
+        if self.sky_texture is not None:
+            from simulators.ursina.entities.sphere_sky import SphereSky
+            SphereSky(texture=self.sky_texture).scale = 80000
+
+        camera.clip_plane_near = 0.1
+        camera.clip_plane_far = 100000
+
+        # camera.rotation_z = -20
+        if self.debug_mode:
+            camera.fov = 30  # 调试时，拉近摄像机距离
+
+        # 需要按照时间和日期来控制地球的自转，所以删除控制地球自转的属性
+        delattr(self.earth.planet, "rotation_speed")
+        delattr(self.earth.planet, "rotspeed")
+
+        # 设置后，可以调整鼠标键盘的控制速度
+        application.time_scale = 1
+
+    def on_timer_changed(self, time_data: TimeData):
+        """
+        事件绑定后，时时刻刻都会触发
+        @param time_data:
+        @return:
+        """
+        dt = time_data.get_datetime(str(self.start_time))
+        # 设置天体的位置（包含速度和加速度的信息）
+        self.set_bodies_position(time_data)
+        # 保证地球的自转和北京时间同步
+        set_earth_rotation(self.earth, dt)
+        # 显示时钟
+        self.show_clock(dt)
+
+    def bind_events(self):
+        # 运行中，每时每刻都会触发 on_timer_changed
+        UrsinaEvent.on_timer_changed_subscription(self.on_timer_changed)
+        # 运行前会触发 on_ready
+        UrsinaEvent.on_ready_subscription(self.on_ready)
+
+    def run(self,
+            debug_mode=False,
+            start_time=None,
+            dt=None,
+            show_asteroids=False,
+            show_earth_clouds=False,
+            recalc_moon_pos=True,
+            clock_position_center=False):
+        """
+        模拟运行
+        @param debug_mode: 是否调试模式
+        @param start_time: 运行的开始时间
+        @param dt: 运行速度（dt的值为秒数，表示1秒相当于dt的秒数）
+        @param show_asteroids: 是否显示小行星带
+        @param show_earth_clouds: 地球是否显示云层（图片效果，不是真实的云层）
+        @param recalc_moon_pos: 为了更好的展示效果，需要对月球的位置重新计算（使得地月距离放大，月球相对地球方向不变）
+        @param clock_position_center: 时钟是否显示在中间
+        @return:
+        """
+        self.recalc_moon_pos = recalc_moon_pos
+        self.debug_mode = debug_mode
+        self.clock_position_center = clock_position_center
+        self.show_asteroids = show_asteroids
+        self.show_earth_clouds = show_earth_clouds
+        # 创建太阳系天体
+        self.create_bodies()
+        # glows = (glow_num:10, glow_scale:1.03 glow_alpha:0.1~1)
+        self.sun.glows = (4, 1.005, 0.1, 160)
+
+        # 对地球进行初始化
+        self.init_earth()
+        # 绑定事件
+        self.bind_events()
+
+        from astropy.time import Time
+        from datetime import datetime
+        # 开始时间为空，则默认为当前时间
+        if start_time is None:
+            self.start_time = Time.now()  # 获取默认开始时间为当前时间
+        elif isinstance(start_time, str):
+            self.start_time = Time(datetime.strptime(start_time + '+0800', '%Y-%m-%d %H:%M:%S%z'),
+                                   format='datetime')
+
+        from common.image_utils import find_texture
+        self.sky_texture = find_texture("bg_pan.jpg", None)
+        if self.sky_texture is None:
+            cosmic_bg = None
+        else:
+            cosmic_bg = ''
+        if dt is None:
+            dt = 1  # 1秒=1秒
+        # 使用 ursina 查看的运行效果
+        # 常用快捷键： P：运行和暂停  O：重新开始  I：显示天体轨迹
+        # position = 左-右+、上+下-、前+后-
+        ursina_run(self.bodies, dt,
+                   position=(0, 0.2 * AU, -3 * AU),
+                   gravity_works=False,  # 关闭万有引力的计算
+                   show_grid=False,
+                   cosmic_bg=cosmic_bg,
+                   show_camera_info=False,
+                   timer_enabled=True)
+
+
+if __name__ == '__main__':
+    #  以下展示的效果为太阳系真实的时间和位置
+    sim = SolarSystemRealitySim()
+    sim.run(
+        # debug_mode=True,  # 是否调试模式
+        # dt=SECONDS_PER_DAY ,  # 1秒=1天
+        dt=SECONDS_PER_HOUR,  # 1秒=1小时
+        # dt=SECONDS_PER_HOUR,  # 1秒=1小时
+        start_time='2149-12-10 12:00:00',  # 九(八)星连珠的时间 # https://baijiahao.baidu.com/s?id=1654160345900112362
+        # show_asteroids=True,  # 是否显示小行星带（图片模拟）
+        show_earth_clouds=True,  # 地球是否显示云层（图片效果，不是真实的云层）
+        # recalc_moon_pos=False,  # 为了更好的展示效果，需要对月球的位置重新计算（使得地月距离放大，月球相对地球方向不变）
+        # clock_position_center=True  # 时钟是否显示在中间
+    )

simulators/ursina/entities/entity_utils.py

@@ -337,9 +337,12 @@ def create_fixed_star_lights(fixed_star):
     if hasattr(fixed_star.body_view.body, "glows"):
         # glows = (glow_num:10, glow_scale:1.03 glow_alpha:0.1~1)
         glows = fixed_star.body_view.body.glows
+        glow_color_min_val = 200
         if glows is not None:
             if isinstance(glows, tuple):
-                if len(glows) == 3:
+                if len(glows) == 4:
+                    glow_num, glow_scale, glow_alpha, glow_color_min_val = glows
+                elif len(glows) == 3:
                     glow_num, glow_scale, glow_alpha = glows
                 elif len(glows) == 2:
                     glow_num, glow_scale = glows
@@ -365,15 +368,19 @@ def create_fixed_star_lights(fixed_star):
                     glow_entity = Entity(parent=fixed_star, model='sphere', color=_color,
                                          scale=math.pow(glow_scale, i + 1), alpha=glow_alpha)
             if glow_num < 5:
-                bright_color = color_utils.fixed_star_color_brightest(fixed_star.body_view.body.color, True)
+                bright_color = color_utils.fixed_star_color_brightest(fixed_star.body_view.body.color,
+                                                                      True,
+                                                                      min_value=glow_color_min_val)
                 glow_circle = create_circle(parent=None, pos=fixed_star.position, scale=fixed_star.scale * 1.8)
                 glow_circle.texture = find_texture("fixed_star_glow.png")
                 glow_circle.color = bright_color
                 glow_circle.set_light_off(True)
+                fixed_star_ratio = glow_circle.scale_x / fixed_star.scale_x
 
                 def glow_circle_update():
                     glow_circle.enabled = fixed_star.enabled
                     glow_circle.position = fixed_star.position
+                    glow_circle.scale = fixed_star_ratio * fixed_star.scale_x
                     glow_circle.look_at(camera)
 
                 glow_circle.update = glow_circle_update