1.4. GIF動畵

下面的程序會演示Go語言標準庫里的image這個package的用法,我們會用這個包來生成一繫列的bit-mapped圖,然後將這些圖片編碼爲一個GIF動畵。我們生成的圖形名字叫利薩如圖形(Lissajous figures),這種效果是在1960年代的老電影里出現的一種視覺特效。它們是協振子在兩個緯度上振動所産生的麴線,比如兩個sin正絃波分别在x軸和y軸輸入會産生的麴線。圖1.1是這樣的一個例子:

譯註:要看這個程序的結果,需要將標準輸出重定向到一個GIF圖像文件(使用 ./lissajous > output.gif 命令)。下面是GIF圖像動畵效果:

這段代碼里我們用了一些新的結構,包括const聲明,struct結構體類型,複合聲明。和我們舉的其它的例子不太一樣,這一個例子包含了浮點數運算。這些概念我們隻在這里簡單地説明一下,之後的章節會更詳細地講解。

gopl.io/ch1/lissajous ```go // Lissajous generates GIF animations of random Lissajous figures. package main

import ( “image” “image/color” “image/gif” “io” “math” “math/rand” “os” )

var palette = []color.Color{color.White, color.Black}

const ( whiteIndex = 0 // first color in palette blackIndex = 1 // next color in palette )

func main() { lissajous(os.Stdout) }

func lissajous(out io.Writer) { const ( cycles = 5 // number of complete x oscillator revolutions res = 0.001 // angular resolution size = 100 // image canvas covers [-size..+size] nframes = 64 // number of animation frames delay = 8 // delay between frames in 10ms units )

freq := rand.Float64() * 3.0 // relative frequency of y oscillator
anim := gif.GIF{LoopCount: nframes}
phase := 0.0 // phase difference
for i := 0; i < nframes; i++ {
    rect := image.Rect(0, 0, 2*size+1, 2*size+1)
    img := image.NewPaletted(rect, palette)
    for t := 0.0; t < cycles*2*math.Pi; t += res {
        x := math.Sin(t)
        y := math.Sin(t*freq + phase)
        img.SetColorIndex(size+int(x*size+0.5), size+int(y*size+0.5),
            blackIndex)
    }
    phase += 0.1
    anim.Delay = append(anim.Delay, delay)
    anim.Image = append(anim.Image, img)
}
gif.EncodeAll(out, &anim) // NOTE: ignoring encoding errors

}


當我們import了一個包路徑包含有多個單詞的package時,比如image/color(image和color兩個單詞),通常我們隻需要用最後那個單詞表示這個包就可以。所以當我們寫color.White時,這個變量指向的是image/color包里的變量,同理gif.GIF是屬於image/gif包里的變量。

這個程序里的常量聲明給出了一繫列的常量值,常量是指在程序編譯後運行時始終都不會變化的值,比如圈數、幀數、延遲值。常量聲明和變量聲明一般都會出現在包級别,所以這些常量在整個包中都是可以共享的,或者你也可以把常量聲明定義在函數體內部,那麽這種常量就隻能在函數體內用。目前常量聲明的值必須是一個數字值、字符串或者一個固定的boolean值。

[]color.Color{...}和gif.GIF{...}這兩個表達式就是我們説的複合聲明(4.2和4.4.1節有説明)。這是實例化Go語言里的複合類型的一種寫法。這里的前者生成的是一個slice切片,後者生成的是一個struct結構體。

gif.GIF是一個struct類型(參考4.4節)。struct是一組值或者叫字段的集合,不同的類型集合在一個struct可以讓我們以一個統一的單元進行處理。anim是一個gif.GIF類型的struct變量。這種寫法會生成一個struct變量,併且其內部變量LoopCount字段會被設置爲nframes;而其它的字段會被設置爲各自類型默認的零值。struct內部的變量可以以一個點(.)來進行訪問,就像在最後兩個賦值語句中顯式地更新了anim這個struct的Delay和Image字段。

lissajous函數內部有兩層嵌套的for循環。外層循環會循環64次,每一次都會生成一個單獨的動畵幀。它生成了一個包含兩種顔色的201&201大小的圖片,白色和黑色。所有像素點都會被默認設置爲其零值(也就是調色闆palette里的第0個值),這里我們設置的是白色。每次外層循環都會生成一張新圖片,併將一些像素設置爲黑色。其結果會append到之前結果之後。這里我們用到了append(參考4.2.1)內置函數,將結果append到anim中的幀列表末尾,併設置一個默認的80ms的延遲值。循環結束後所有的延遲值被編碼進了GIF圖片中,併將結果寫入到輸出流。out這個變量是io.Writer類型,這個類型支持把輸出結果寫到很多目標,很快我們就可以看到例子。

內層循環設置兩個偏振值。x軸偏振使用sin函數。y軸偏振也是正絃波,但其相對x軸的偏振是一個0-3的隨機值,初始偏振值是一個零值,隨着動畵的每一幀逐漸增加。循環會一直跑到x軸完成五次完整的循環。每一步它都會調用SetColorIndex來爲(x, y)點來染黑色。

main函數調用lissajous函數,用它來向標準輸出流打印信息,所以下面這個命令會像圖1.1中産生一個GIF動畵。

$ go build gopl.io/ch1/lissajous $ ./lissajous >out.gif ```

練習 1.5: 脩改前面的Lissajous程序里的調色闆,由黑色改爲緑色。我們可以用color.RGBA{0xRR, 0xGG, 0xBB, 0xff}來得到#RRGGBB這個色值,三個十六進製的字符串分别代表紅、緑、藍像素。

練習 1.6: 脩改Lissajous程序,脩改其調色闆來生成更豐富的顔色,然後脩改SetColorIndex的第三個參數,看看顯示結果吧。