Vpython 相關參數

畫面操作

• 參數使用方法
  舉例來說，當要使用arrow這個物件的時候，可以使用arrow(參數一,參數二,...)這樣的方式來控制。一般而言，為了方便控制這個物件，都會為他設定一個變數，如x=arrow(參數一,參數二,...)。此時在操作這個物件的時候，便能用「.」來連結物件中的參數，如x.color=(0,0.2,0.3)。
  
  
• 按住滑鼠右鍵滑動滑鼠可旋轉畫面
  
  
• 按住滑鼠左右兩鍵滑動滑鼠可縮放畫面
  
  
• 視窗(display)
本功能要有畫上物件才會顯示視窗，display()幾次，就會跳出幾個視窗。



參數	定義	範例
title	視窗名稱	title='Examples of Tetrahedrons'
height	長	height=200
width	寬	width=200
center	畫面中心	center=(5,0,0)
background	背景顏色	background=(0,1,1)

物件

• 箭頭(arrow)

參數	定義	範例
color	顏色	color=(0.2,0.3,0.4)
pos	尾端為起始點	pos=vector(0,2,1)
axis	箭頭指的方向	axis=vector(5,0,0)
material	材質	material=materials.earth
opacity	不透明度	opacity=0.5

• 方形(box)

參數	定義	範例
color	顏色	color=(0.2,0.3,0.4)
pos	中心為原點	pos=vector(0,2,1)
size	方形的XZY軸上的長度	axis=vector(5,1,1)
axis	方形指向的方向(以中心向外延伸)	axis=vector(0,2,1)
material	材質	material=materials.earth
opacity	不透明度	opacity=0.5

• 圓柱(cylinder)

參數	定義	範例
color	顏色	color=(0.2,0.3,0.4)
pos	尾端為起點	pos=(0,1,2)
radius	底面圓的半徑	radius=0.1
axis	從pos延伸圓柱的方向	axis=(1,2,1)
length	圓柱長度(有axis的話優先length)	length=2
material	材質	material=materials.earth
opacity	不透明度	opacity=0.5

• 橢球(ellipsoid)

參數	定義	範例
color	顏色	color=(0.2,0.3,0.4)
pos	中心為原點	pos=vector(0,2,1)
size	橢球的XZY軸上的長度	axis=vector(5,1,1)
axis	方形指向的方向(以中心向外延伸)	axis=vector(0,2,1)
material	材質	material=materials.earth
opacity	不透明度	opacity=0.5

• 彈簧(helix)

參數	定義	範例
color	顏色	color=(0.2,0.3,0.4)
pos	尾端為起點	pos=(0,1,2)
radius	彈簧半徑	radius=0.1
coils	彈簧圈數	coils=10
thickness	彈簧線寬	thickness=0.01
axis	從pos延伸彈簧的方向	axis=(1,2,1)
length	彈簧長度	length=2

• 圓環(ring)

參數	定義	範例
color	顏色	color=(0.2,0.3,0.4)
pos	中心為起點	pos=(0,1,2)
radius	半徑	radius=0.1
thickness	圓環線寬	thickness=0.01
axis	從pos延伸圓環的方向	axis=(1,2,1)
length	圓環長度	length=2
material	材質	material=materials.earth
opacity	不透明度	opacity=0.5

• 圓球(sphere)

參數	定義	範例
color	顏色	color=(0.2,0.3,0.4)
pos	中心為起點	pos=(0,1,2)
radius	圓半徑	radius=0.1
material	材質	material=materials.earth
opacity	不透明度	opacity=0.5

• 圓錐(cone)

參數	定義	範例
color	顏色	color=(0.2,0.3,0.4)
pos	底的圓心為起點	pos=(0,1,2)
axis	從pos延伸的方向	axis=(1,2,1)
radius	半徑	radius=0.1
length	圓錐高度	length=2
material	材質	material=materials.earth
opacity	不透明度	opacity=0.5

• 四角錐(pyramid)

參數	定義	範例
color	顏色	color=(0.2,0.3,0.4)
pos	底的中心為起點	pos=(0,1,2)
axis	從pos延伸的方向	axis=(1,2,1)
radius	半徑	radius=0.1
length	角錐高度	length=2
material	材質	material=materials.earth
opacity	不透明度	opacity=0.5

• 自訂圖形(extrusion)

自訂圖案是利用拉伸(extrusion)一個2D圖案的功能來創造。建造的步驟有三點，分別是繪製一個2D圖案、設定拉伸路徑，接著將圖拉出來。



1. 繪製2D圖案

繪製2D圖案的方法是利用建立一個個點，再將這些點連起來的方式形成。如tri=[[2,0],[0,4],[-2,0],[2,0]]，就能形成一個三角形。在製造的過程中，有時候會需要使用到圖形的疊加或削減，這個時候只要配合「+」和「-」來使用即可。

當然Vpython有許多別人已經設計好，供我們直接輸入參數，並製造2D圖形的模組。如circ=shapes.circle(radius=3)，這方面的資料可以參考shapes這個網站。

2. 設定拉伸路徑

方式為建立2D圖要行經的座標，如path=[(0,0,0),(0,0,1),(0,1,1)]

3. 拉伸圖案

使用的格式為extrusion(pos=路徑, shape=2D圖案, color=顏色)，以下為範例

extrusion(pos=path, shape=tri, color=color.red)

標示工具

• 行進軌跡(make trail)

要使用這個功能的話，首先要將make_trail啟動，如ball.make_trail=True。預設的顯示路徑為連起來的曲線，如果要清除所有路徑的話，則可下clear_trail()這個指令。以下為可更動的參數。

參數	定義	範例
trail_color	顏色	trail_color=(0.2,0.3,0.4)
trail_type	紀錄點的種類	trail_type="points"
trail_radius	點的半徑	trail_radius=0.01
retain	欲保留的紀錄點個數	retain=50
interval	間隔(每移動幾次就記錄一個點)	interval=10

• 標籤(label)

參數	定義	範例
text	文字內容	text='Earth'
color	文字顏色	color=(0.2,0.3,0.4)
background	標籤背景顏色	background=(0.2,0.3,0.4)
pos	標籤中心點	pos=[(0,0,0),(0,1,0),(1,1,0)]
height	文字高度	height=1
border	文字距邊寬	border=1
font	字形	font='sans'
xoffset	x軸平移位置	radius=0.01



各參數示意圖


• 點(points)

參數	定義	範例
color	顏色	color=(0.2,0.3,0.4)
pos	紀錄點	pos=[(0,0,0),(0,1,0),(1,1,0)]
shape	點的形狀	shape="square"

• 光線(light)

• 顏色
color=(0.2,0.3,0.4)
• 定點光源
local_light(pos=(x,y,z), color=color.yellow)
• 有方向的光源
distant_light(direction=(x,y,z), color=color.red)

• 曲線(curve)

參數	定義	範例
color	顏色	color=(0.2,0.3,0.4)
pos	紀錄點	pos=[(0,0,0),(0,1,0),(1,1,0)]
radius	線寬	radius=0.01

常用參數介紹

• 材質(material)

materials.wood
materials.bricks
materials.marble
materials.plastic
materials.glass
materials.ice
materials.silver
materials.chrome
materials.earth
materials.BlueMarble
materials.diffuse
materials.blazed
materials.rough
materials.emissive (looks like it glows)
materials.unshaded (unaffected by lighting)



• 顏色與不透明度(color and opacity)

顏色
第一種上色法是使用內建的顏色資料庫，如color.red、color.orange或color.magenta等等。使用此函式可在後面加上小於一的正數來調整顏色深淺，如color=color.gray(0.5)。

第二種則是使用RGB的比例來配色，RGB各個參數的範圍為0到1，因此在參照網路上提供的配色表所得到的RGB值須在除上255，如color=(0.2,0.3,0.4)。

不透明度
值的範圍在0到1之間，0為完全透明

• 向量(vector)

在vpython裡會配合向量來使用一些參數，以vector(x,y,z)來表示。方便的地方是向量vector(x,y,z)在程式執行的時候，與直接打(x,y,z)有相同的效果。以下為Vpython中可使用的向量運算函式



意義	範例
向量大小(絕對值)	mag(A)
絕對值平方	mag2(A)
歸一化	norm(A)
內積	dot(A,B)
外積	cross(A,B)
兩向量夾角 (單位:弧度)	diff_angle(A,B)
A在B方向的分量	proj(A,B)
proj(A,B)的值	comp(A,B)
判斷兩項量是否相同	A.equals(B)
生成隨機向量	vector.random()

與Vpython互動

• 滑鼠操作

• scene.mouse.clicked
記錄點擊滑鼠左鍵的次數


• scene.mouse.getclick()
會將已記錄的點擊次數歸零


• scene.mouse.shift
當壓住shift鍵，並點擊滑鼠左鍵時，輸出為True，其餘為False,而scene.mouse.ctrl 和 scene.mouse.alt使用上類似


• scene.mouse.pos
會紀錄滑鼠位置


• scene.mouse.pick
判斷滑鼠位置在哪個物件上



• 鍵盤操作

• scene.kb.keys
紀錄敲鍵盤多少次


• scene.kb.getkey()
紀錄按下鍵盤上的哪個鍵，輸出為字串



• 範例

紅綠燈
黑板
調色盤
調色盤2
向心運動(定角速度)
向心運動(加了向量表示和底座)