Python超人-宇宙模拟器

sim_scenes/featured/solar_system_2149.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, Pluto
+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 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:
+    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*1.5)  # 太阳
+        self.mercury = Mercury(name="水星", size_scale=6e3*1.2)  # 水星
+        self.venus = Venus(name="金星", size_scale=3e3)  # 金星
+        self.earth = Earth(name="地球", texture="earth_hd.jpg",
+                           rotate_angle=3.44,
+                           size_scale=self.earth_size_scale*3)  # 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=4e3*1.5)  # 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*1.5)  # 木星
+        self.saturn = Saturn(name="土星", size_scale=4e2*1.5)  # 土星
+        self.uranus = Uranus(name="天王星", size_scale=10e2*1.5)  # 天王星
+        self.neptune = Neptune(name="海王星", size_scale=10e2*1.5)  # 海王星
+        self.pluto = Pluto(size_scale=1e5)
+
+        # 行星
+        self.planets = [self.mercury, self.venus, self.earth, self.mars,
+                        self.jupiter, self.saturn, self.uranus, self.neptune, self.pluto]
+        # 所有天体
+        self.bodies = [self.sun] + self.planets # + [self.moon]
+
+        # for body in self.bodies:
+        #     body.texture = ''
+
+        if self.show_earth_clouds:
+            self.bodies += [self.earth_clouds]
+
+        if self.show_asteroids:
+            self.bodies += [self.asteroids]
+
+    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.look_at(self.sun.planet)
+
+        for body in self.bodies:
+            body.planet.set_light_off(True)
+
+        # 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)
+
+        # 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_white.png", 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),
+                   position=(0, 0, -20 * AU),
+                   gravity_works=False,  # 关闭万有引力的计算
+                   show_grid=False,
+                   cosmic_bg=cosmic_bg,
+                   show_camera_info=False,
+                   show_control_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=1,
+        # dt=SECONDS_PER_HOUR,  # 1秒=1小时
+        # start_time='2023-10-24 00:00:00',
+        # start_time='2050-01-01 12:00:00', # 指定运行的开始时间，不指定为当前时间
+        # 网上没有找到精确的日期，宇宙模拟器展示大概2040年8、9月份
+        # start_time='2040-08-15 12:00:00', # 金木水火土五星连珠的时间 # https://baijiahao.baidu.com/s?id=1776120995339598449
+        # start_time='2049-01-01 12:00:00', # 九星连珠的时间 # https://988892.com/qiwenyishi/2023061960711.html
+        # start_time='2149-12-10 12:00:00', # 九星连珠的时间 # https://baijiahao.baidu.com/s?id=1654160345900112362
+        start_time='2149-02-14 13:14:00',
+        # 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
+    )

sim_scenes/featured/solar_system_explorer.py

@@ -288,8 +288,8 @@ class SolarSystemExplorer(UniverseSimScenes):
         self.camera_target.planet.update = lambda: None
         # 显示网格以及坐标线
         # self.show_grid_axises(scale_factor=50)
-        target = self.get_target()
-        camera_look_at(self.saturn, rotation_z=0)
+        # target = self.get_target()
+        # camera_look_at(self.saturn, rotation_z=0)
 
     def go_target(self):
         from ursina import distance
@@ -355,7 +355,7 @@ if __name__ == '__main__':
 
     # 订阅事件后，上面2个函数功能才会起作用
     # 运行中，每时每刻都会触发 on_timer_changed
-    UrsinaEvent.on_timer_changed_subscription(sim.on_timer_changed)
+    # UrsinaEvent.on_timer_changed_subscription(sim.on_timer_changed)
     # 运行前会触发 on_ready
     UrsinaEvent.on_ready_subscription(sim.on_ready)
     # 使用 ursina 查看的运行效果
@@ -375,7 +375,7 @@ if __name__ == '__main__':
                # video_recoder=True,
                show_control_info=False,
                # save_cube_map=True,
-               timer_enabled=True,
+               # timer_enabled=True,
                # show_timer=True,
                show_grid=False
                )

sim_scenes/solar_system/solar_system_reality.py

@@ -52,7 +52,7 @@ class SolarSystemRealitySim:
             self.earth_size_scale = 1e1
             self.moon_size_scale = 1e1
 
-        self.sun = Sun(name="太阳", size_scale=self.sun_size_scale, color=(255, 250, 245), texture="")  # 太阳
+        self.sun = Sun(name="太阳", size_scale=self.sun_size_scale)  # 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",
@@ -192,7 +192,7 @@ class SolarSystemRealitySim:
         # 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)
+        # self.sun.glows = (4, 1.005, 0.1)
 
         # 对地球进行初始化
         self.init_earth()
@@ -241,6 +241,7 @@ if __name__ == '__main__':
         # start_time='2040-08-15 12:00:00', # 金木水火土五星连珠的时间 # https://baijiahao.baidu.com/s?id=1776120995339598449
         # start_time='2049-01-01 12:00:00', # 九星连珠的时间 # https://988892.com/qiwenyishi/2023061960711.html
         # start_time='2149-12-10 12:00:00', # 九星连珠的时间 # https://baijiahao.baidu.com/s?id=1654160345900112362
+        start_time='2149-02-14 13:14:00',
         # 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）

simulators/ursina/entities/entity_utils.py

@@ -291,7 +291,11 @@ def create_trail_curve_line(parent, pos):
                 thickness=UrsinaConfig.trail_thickness_factor),
                 color=parent.trail_color, alpha=0.5)
             trail.set_light_off()
+        else:
+            pass
         parent.last_trail = trail
+    else:
+        pass
 
     parent.trail_last_pos = pos
     return trail

simulators/ursina/entities/video_recorder.py

@@ -38,11 +38,12 @@ class CubeMapVideoRecorder(Entity):
     def screenshot(self):
         self.t += time.dt
 
-        if self.t >= 1 / self.fps:
+        # if self.t >= 1 / self.fps:
         base.saveCubeMap(
             namePrefix=f'\\{self.temp_dir}\\cmap_' + str(self.i).zfill(self.sd) + '_#.jpg',
-                size=8196  # 最大分辨率，用于图片
+            # size=8196  # 最大分辨率，用于图片
             # size=4096  # 建议动态视频用这个
+            size = 512  # 建议动态视频用这个
             # namePrefix = 'cube_map_#.png'
         )
         self.t = 0