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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 所需模块 5 1．3 代码 5 1．3．1 查找重复 5 1．3．2 提取重复 6 1．3．3 查找多个播放列表中 共同的音轨 7 1．3．4 收集统计信息 8 1．3．5 绘制数据 8 1．3．6 命令行选项 9 1．4 完整代码 10 1．5 运行程序 13 1．6 小结 14 1．7 实验 14 第2章 万花尺 15 2．1 参数方程 16 2．1．1 万花尺方程 17 2．1．2 海龟画图 19 2．2 所需模块 20 2．3 代码 20 2．3．1 Spiro构造函数 20 2．3．2 设置函数 21 2．3．3 restart()方法 21 2．3．4 draw()方法 22 2．3．5 创建动画 22 2．3．5 SpiroAnimator类 23 2．3．5 genRandomParams()方法 24 2．3．6 重新启动程序 24 2．3．7 update()方法 25 2．3．8 显示或隐藏光标 25 2．3．9 保存曲线 25 2．3．10 解析命令行参数和初始化 26 2．4 完整代码 27 2．5 运行万花尺动画 32 2．6 小结 33 2．7 实验 33 第二部分 模拟生命 第3章 Conway生命游戏 37 3．1 工作原理 38 3．2 所需模块 39 3．3 代码 40 3．3．1 表示网格 40 3．3．2 初始条件 41 3．3．3 边界条件 41 3．3．4 实现规则 42 3．3．5 向程序发送命令行参数 43 3．3．6 初始化模拟 43 3．4 完整代码 44 3．5 运行模拟人生的游戏 46 3．6 小结 47 3．7 实验 47 第4章 用Karplus-Strong算法产生 音乐泛音 49 4．1 工作原理 51 4．1．1 模拟 51 4．1．2 创建WAV文件 52 4．1．3 小调五声音阶 53 4．2 所需模块 54 4．3 代码 54 4．3．1 用deque实现环形缓冲区 54 4．3．2 实现Karplus-Strong算法 55 4．3．3 写WAV文件 56 4．3．4 用pygame播放WAV 文件 56 4．3．5 main()方法 57 4．4 完整代码 58 4．5 运行拨弦模拟 61 4．6 小结 62 4．7 实验 62 第5章 类鸟群：仿真鸟群 63 5．1 工作原理 64 5．2 所需模块 64 5．3 代码 64 5．3．1 计算类鸟群的位置和速度 65 5．3．2 设置边界条件 66 5．3．3 绘制类鸟群 67 5．3．4 应用类鸟群规则 68 5．3．5 添加个体 70 5．3．6 驱散类鸟群 71 5．3．7 命令行参数 71 5．3．8 Boids类 71 5．4 完整代码 72 5．5 运行类鸟群模拟 75 5．6 小结 76 5．7 实验 76 第三部分 图片之乐 第6章 ASCII文本图形 79 6．1 工作原理 80 6．2 所需模块 81 6．3 代码 81 6．3．1 定义灰度等级和网格 82 6．3．2 计算平均亮度 82 6．3．3 从图像生成ASCII内容 83 6．3．4 命令行选项 84 6．3．5 将ASCII文本图形字符 串写入文本文件 84 6．4 完整代码 85 6．5 运行ASCII文本图形生成程序 87 6．6 小结 87 6．7 实验 88 第7章 照片马赛克 89 7．1 工作原理 90 7．1．1 分割目标图像 90 7．1．2 平均颜色值 91 7．1．3 匹配图像 91 7．2 所需模块 92 7．3 代码 92 7．3．1 读入小块图像 92 7．3．2 计算输入图像的平均 颜色值 93 7．3．3 将目标图像分割成网格 93 7．3．4 寻找小块的最佳匹配 94 7．3．5 创建图像网格 95 7．3．6 创建照片马赛克 96 7．3．7 添加命令行选项 97 7．3．8 控制照片马赛克的大小 97 7．4 完整代码 98 7．6 运行照片马赛克生成程序 102 7．7 小结 103 7．7 实验 103 第8章 三维立体画 105 8．1 工作原理 106 8．1．1 感知三维立体画中的深度 106 8．1．2 深度图 108 8．2 所需模块 109 8．3 代码 109 8．3．1 重复给定的平铺图像 109 8．3．2 从创建随机圆平铺 110 8．3．3 创建三维立体画 111 8．3．4 命令行选项 112 8．4 完整代码 113 8．5 运行三维立体画生成程序 115 8．6 小结 117 8．7 实验 117 第四部分 走进三维 第9章 理解OpenGL 121 9．1 老式OpenGL 122 9．2 现代OpenGL：三维图形管线 124 9．2．1 几何图元 124 9．2．2 三维变换 125 9．2．3 着色器 127 9．2．4 顶点缓冲区 128 9．2．5 纹理贴图 129 9．2．6 显示OpenGL 129 9．3 所需模块 130 9．4 代码 130 9．4．1 创建OpenGL窗口 130 9．4．2 设置回调 131 9．4．3 Scene类 133 9．5 完整代码 137 9．6 运行OpenGL应用程序 142 9．7 小结 143 9．8 实验 143 第10章 粒子系统 145 10．1 工作原理 146 10．1．1 为粒子运动建模 147 10．1．2 设置最大范围 147 10．1．3 渲染粒子 149 10．1．4 利用OpenGL混合来 创建更逼真火花 149 10．1．5 使用公告板 150 10．1．6 生成火花动画 151 10．2 所需模块 151 10．3 粒子系统的代码 151 10．3．1 定义粒子的几何形状 152 10．3．2 为粒子定义时间延迟 数组 153 10．3．3 设置粒子初始速度 153 10．3．4 创建顶点着色器 154 10．3．5 创建片段着色器 156 10．3．6 渲染 156 10．3．7 Camera类 158 10．4 粒子系统完整代码 158 10．5 盒子代码 164 10．6 主程序代码 166 10．6．1 每步更新这些粒子 167 10．6．2 键盘处理程序 168 10．6．3 管理主程序循环 168 10．7 完整主程序代码 169 10．8 运行程序 172 10．9 小结 172 10．10 实验 172 第11章 体渲染 173 11．1 工作原理 174 11．1．1 数据格式 174 11．1．2 生成光线 175 11．1．3 显示OpenGL窗口 177 11．2 所需模块 178 11．3 项目代码概述 178 11．4 生成三维纹理 178 11．5 完整的三维纹理代码 180 11．6 生成光线 181 11．6．1 定义颜色立方体的 几何形状 182 11．6．2 创建帧缓冲区对象 184 11．6．3 渲染立方体的背面 185 11．6．4 渲染立方体的正面 185 11．6．5 渲染整个立方体 186 11．6．6 调整大小处理程序 187 11．7 完整的光线生成代码 187 11．8 体光线投射 192 11．8．1 顶点着色器 194 11．8．2 片段着色器 194 11．9 完整的体光线投射代码 196 11．10 二维切片 199 11．10．1 顶点着色器 201 11．10．2 片段着色器 202 11．10．3 针对二维切片的 用户界面 202 11．11 完整的二维切片代码 203 11．12 代码整合 206 11．13 完整的主文件代码 207 11．14 运行程序 209 11．15 小结 210 11．16 实验 210 第五部分 玩硬件 第12章 Arduino简介 215 12．1 Arduino 216 12．2 Arduino生态系统 217 12．2．1 语言 218 12．2．2 IDE 218 12．2．3 社区 218 12．2．4 外设 219 12．3 所需模块 219 12．4 搭建感光电路 219 12．4．1 电路工作原理 219 12．4．2 Arduino程序 220 12．4．3 创建实时图表 221 12．5 Python代码 222 12．6 完整的Python代码 224 12．7 运行程序 226 12．8 小结 227 12．9 实验 227 第13章 激光音乐秀 229 13．1 用激光产生图案 230 13．1．1 电机控制 230 13．1．2 快速傅里叶变换 232 13．2 所需模块 233 13．2．1 搭建激光秀 234 13．2．2 连接电机驱动器 236 13．3 Arduino程序 237 13．3．1 配置Arduino数字 输出引脚 238 13．3．2 主循环 238 13．3．3 停止电机 240 13．4 Python代码 240 13．4．1 选择音频设备 241 13．4．2 从输入设备读取数据 241 13．4．3 计算数据流的FFT 242 13．4．4 从FFT值提取频率 信息 243 13．4．5 将频率转换为电机 速度和方向 243 13．4．6 测试电机设置 244 13．4．7 命令行选项 245 13．4．8 手动测试 245 13．5 完整的Python代码 246 13．6 运行程序 249 13．7 小结 250 13．8 实验 250 第14章 基于树莓派的天气监控器 253 14．1 硬件 254 14．1．1 DHT11温湿度传感器 254 14．1．2 树莓派 255 14．1．3 设置树莓派 255 14．2 安装和配置软件 256 14．2．1 操作系统 257 14．2．2 初始配置 257 14．2．3 Wifi设置 257 14．2．4 设置编程环境 258 14．2．5 通过SSH连接 259 14．2．6 Web框架Bottle 259 14．2．7 用flot绘制 260 14．2．8 关闭树莓派 261 14．3 搭建硬件 262 14．4 代码 263 14．4．1 处理传感器数据请求 264 14．4．2 绘制数据 264 14．4．3 update()方法 267 14．4．4 用于LED的JavaScript 处理程序 267 14．4．5 添加交互性 268 14．5 完整代码 269 14．6 运行程序 272 14．7 小结 273 14．8 实验 273 附录A 软件安装 275 附录B 基础实用电子学 281 附录C 树莓派的建议和技巧 289
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