水晶球怎么画里面有两种颜色的颗粒
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【中文标题】水晶球怎么画里面有两种颜色的颗粒【英文标题】：How to draw a crystal ball with two-color particles inside 【发布时间】：2012-10-13 13:43:59 【问题描述】：我只是提出一个可能关闭的想法。我需要画一个水晶球，其中红色和蓝色粒子随机分布。我想我必须使用 Photoshop，甚至尝试在图像中制作球，但由于这是用于研究论文并且不必花哨，我想知道是否有任何方法可以使用 R、matlab 或任何其他语言。
【问题讨论】：
我会使用VMD 来完成这样的任务，但无论如何我每天都会使用它，对于初学者来说可能很难...... 是不是应该用这个水晶球来预测这个球的样子？您是否想到了特定的几何形状/对象？继续做一些事情，即使是在餐巾纸背面的涂鸦，被你的手机相机抓住并上传到这里都会有所帮助。或者打开一个图像编辑，徒手粗略地画出来，保存并上传到这里。 @bla：你能告诉我们你在寻找什么在当前的答案集中没有找到/做得不够好吗？ 不，我不能，我只是想把我的代表点花在我喜欢看的东西上（更多答案\答案选项）。如果没有任何令人兴奋的事情发生，我会为我最喜欢的答案提供赏金。有什么不对吗？ 不......只是想知道我们是否有特别的目标。 【参考方案1】：在 R 中，使用 rgl 包（R-to-OpenGL 接口）：
library(rgl)
n <- 100
set.seed(101)
randcoord <- function(n=100,r=1)
d <- data.frame(rho=runif(n)*r,phi=runif(n)*2*pi,psi=runif(n)*2*pi)
with(d,data.frame(x=rho*sin(phi)*cos(psi),
y=rho*sin(phi)*sin(psi),
z=rho*cos(phi)))
## http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_common_coordinate_transformations
with(randcoord(50,r=0.95),spheres3d(x,y,z,radius=0.02,col="red"))
with(randcoord(50,r=0.95),spheres3d(x,y,z,radius=0.02,col="blue"))
spheres3d(0,0,0,radius=1,col="white",alpha=0.5,shininess=128)
rgl.bg(col="black")
rgl.snapshot("crystalball.png")
【讨论】：
这是一个非常漂亮的水晶球，但它的底部似乎有点漏水。 :-) 是的，我认为设置粒子位置的最大半径可以解决这个问题，但似乎没有。我应该多玩。 您使用的语言是什么？ 只是我，还是那些粒子似乎在球内移动/摆动？一开始我以为是动画，结果只是个png……一定是某种视错觉。【参考方案2】：这与 Ben Bolker 的回答非常相似，但我正在演示如何通过使用一些神秘的颜色为水晶球添加一点光环：
library(rgl)
lapply(seq(0.01, 1, by=0.01), function(x) rgl.spheres(0,0,0, rad=1.1*x, alpha=.01,
col=colorRampPalette(c("orange","blue"))(100)[100*x]))
rgl.spheres(0,0,0, radius=1.11, col="red", alpha=.1)
rgl.spheres(0,0,0, radius=1.12, col="black", alpha=.1)
rgl.spheres(0,0,0, radius=1.13, col="white", alpha=.1)
xyz <- matrix(rnorm(3*100), ncol=3)
xyz <- xyz * runif(100)^(1/3) / sqrt(rowSums(xyz^2))
rgl.spheres(xyz[1:50,], rad=.02, col="blue")
rgl.spheres(xyz[51:100,], rad=.02, col="red")
rgl.bg(col="black")
rgl.viewpoint(zoom=.75)
rgl.snapshot("crystalball.png")
两者之间的唯一区别在于lapply 调用。您可以看到，只需更改colorRampPalette 中的颜色，您就可以显着改变水晶球的外观。左边的使用上面的lapply 代码，右边的使用这个代码：
lapply(seq(0.01, 1, by=0.01), function(x) rgl.spheres(0,0,0,rad=1.1*x, alpha=.01,
col=colorRampPalette(c("orange","yellow"))(100)[100*x]))
...code from above
这是一种不同的方法，您可以定义自己的纹理文件并使用它为水晶球着色：
# create a texture file, get as creative as you want:
png("texture.png")
x <- seq(1,870)
y <- seq(1,610)
z <- matrix(rnorm(870*610), nrow=870)
z <- t(apply(z,1,cumsum))/100
# Swirly texture options:
# Use the Simon O'Hanlon's roll function from this answer:
# http://***.com/questions/18791212/equivalent-to-numpy-roll-in-r/18791252#18791252
# roll <- function( x , n )
# if( n == 0 )
# return( x )
# c( tail(x,n) , head(x,-n) )
#
# One option
# z <- mapply(function(x,y) roll(z[,x], y), x = 1:ncol(z), y=1:ncol(z))
#
# Another option
# z <- mapply(function(x,y) roll(z[,x], y), x = 1:ncol(z), y=rep(c(1:50,51:2), 10))[1:870, 1:610]
#
# One more
# z <- mapply(function(x,y) roll(z[,x], y), x = 1:ncol(z), y=rep(seq(0, 100, by=10), each=5))[1:870, 1:610]
par(mar=c(0,0,0,0))
image(x, y, z, col = colorRampPalette(c("cyan","black"))(100), axes = FALSE)
dev.off()
xyz <- matrix(rnorm(3*100), ncol=3)
xyz <- xyz * runif(100)^(1/3) / sqrt(rowSums(xyz^2))
rgl.spheres(xyz[1:50,], rad=.02, col="blue")
rgl.spheres(xyz[51:100,], rad=.02, col="red")
rgl.spheres(0,0,0, rad=1.1, texture="texture.png", alpha=0.4, back="cull")
rgl.viewpoint(phi=90, zoom=.75) # change the view if need be
rgl.bg(color="black")
!
左上角的第一张图是你运行上面的代码得到的，其他三张是在注释掉的代码中使用不同选项的结果。
【讨论】：
这些真的很壮观！ 只是一个小评论：使用 spheres3d() 而不是 rgl.spheres() 可能会更好。 rgl.* 函数以一种奇怪的方式处理颜色等的默认值。【参考方案3】：问题是
我想知道是否有任何方法可以使用 R、matlab 或任何其他语言进行编程。
并且 TeX 是图灵完备的，可以被认为是一种编程语言，我花了一些时间并使用 TikZ 在 LaTeX 中创建了一个示例。正如 OP 所写的那样，它是针对研究论文的，假设它也是用 LaTeX 编写的，它具有可以直接集成到论文中的优点。
所以，这里是：
\documentclass[tikz]standalone
\usetikzlibrarypositioning, backgrounds
\usepackagepgf
\pgfmathsetseed\number\pdfrandomseed
\begindocument
\begintikzpicture[background rectangle/.style=fill=black,
show background rectangle,
]
% Definitions
\def\ballRadius5
\def\pointRadius0.1
\def\nRed30
\def\nBlue30
% Draw all red points
\foreach \i in 1,...,\nRed
% Get random coordinates
\pgfmathparse0.9*\ballRadius*rand\let\mrho\pgfmathresult
\pgfmathparse360*rand\let\mpsi\pgfmathresult
\pgfmathparse360*rand\let\mphi\pgfmathresult
% Convert to x/y/z
\pgfmathparse\mrho*sin(\mphi)*cos(\mpsi)\let\mx\pgfmathresult
\pgfmathparse\mrho*sin(\mphi)*sin(\mpsi)\let\my\pgfmathresult
\pgfmathparse\mrho*cos(\mphi)\let\mz\pgfmathresult
\fill[ball color=blue] (\mz,\mx,\my) circle (\pointRadius);
% Draw all blue points
\foreach \i in 1,...,\nBlue
% Get random coordinates
\pgfmathparse0.9*\ballRadius*rand\let\mrho\pgfmathresult
\pgfmathparse360*rand\let\mpsi\pgfmathresult
\pgfmathparse360*rand\let\mphi\pgfmathresult
% Convert to x/y/z
\pgfmathparse\mrho*sin(\mphi)*cos(\mpsi)\let\mx\pgfmathresult
\pgfmathparse\mrho*sin(\mphi)*sin(\mpsi)\let\my\pgfmathresult
\pgfmathparse\mrho*cos(\mphi)\let\mz\pgfmathresult
\fill[ball color=red] (\mz,\mx,\my) circle (\pointRadius);
% Draw ball
\shade[ball color=blue!10!white,opacity=0.65] (0,0) circle (\ballRadius);
\endtikzpicture
\enddocument
结果：
【讨论】：
【参考方案4】：我只是不得不在 Matlab 中生成与 R 答案一样闪亮的东西 :) 所以，这是我深夜的、过于复杂、超慢的解决方案，但是 我的 很漂亮不是吗？ :)
figure(1), clf, hold on
whitebg('k')
light(...
'Color','w',...
'Position',[-3 -1 0],...
'Style','infinite')
colormap cool
brighten(0.2)
[x,y,z] = sphere(50);
surf(x,y,z);
lighting phong
alpha(.2)
shading interp
grid off
blues = 2*rand(15,3)-1;
reds = 2*rand(15,3)-1;
R = linspace(0.001, 0.02, 20);
done = false;
while ~done
indsB = sum(blues.^2,2)>1-0.02;
if any(indsB)
done = false;
blues(indsB,:) = 2*rand(sum(indsB),3)-1;
else
done = true;
end
indsR = sum( reds.^2,2)>1-0.02;
if any(indsR)
done = false;
reds(indsR,:) = 2*rand(sum(indsR),3)-1;
else
done = done && true;
end
end
nR = numel(R);
[x,y,z] = sphere(15);
for ii = 1:size(blues,1)
for jj = 1:nR
surf(x*R(jj)-blues(ii,1), y*R(jj)-blues(ii,2), z*R(jj)-blues(ii,3), ...
'edgecolor', 'none', ...
'facecolor', [1-jj/nR 1-jj/nR 1],...
'facealpha', exp(-(jj-1)/5));
end
end
nR = numel(R);
[x,y,z] = sphere(15);
for ii = 1:size(reds,1)
for jj = 1:nR
surf(x*R(jj)-reds(ii,1), y*R(jj)-reds(ii,2), z*R(jj)-reds(ii,3), ...
'edgecolor', 'none', ...
'facecolor', [1 1-jj/nR 1-jj/nR],...
'facealpha', exp(-(jj-1)/5));
end
end
set(findobj(gca,'type','surface'),...
'FaceLighting','phong',...
'SpecularStrength',1,...
'DiffuseStrength',0.6,...
'AmbientStrength',0.9,...
'SpecularExponent',200,...
'SpecularColorReflectance',0.4 ,...
'BackFaceLighting','lit');
axis equal
view(30,60)
【讨论】：
不知道你为什么提到它超级慢，运行只需要大约一秒钟，这对于想要制作一张照片的人来说似乎很好。 是的。我只知道当更加关注这一点时，它可能会快一个数量级。但事实上，谁在乎 :)【参考方案5】：我建议你看看ray-tracing program、for instancepovray。我不太懂这门语言，但摆弄了一些例子，我不费吹灰之力就完成了这个。
background color rgb <1,1,1,1>
#include "colors.inc"
#include "glass.inc"
#declare R = 3;
#declare Rs = 0.05;
#declare Rd = R - Rs ;
camera location <1, 10 ,1>
right <0, 4/3, 0>
up <0,0.1,1>
look_at <0.0 , 0.0 , 0.0>
light_source
z*10000
White
light_source<15,25,-25> color rgb <1,1,1>
#declare T_05 = texture pigment color Clear finish F_Glass1
#declare Ball = sphere
<0,0,0>, R
pigment rgbf <0.75,0.8,1,0.9> // A blue-tinted glass
finish
phong 0.5 phong_size 40 // A highlight
reflection 0.2 // Glass reflects a bit
interiorior 1.5
#declare redsphere = sphere
<0,0,0>, Rs
pigmentcolor Red
texture T_05 interior I_Glass4 fade_color Col_Red_01
#declare bluesphere = sphere
<0,0,0>, Rs
pigmentcolor Blue
texture T_05 interior I_Glass4 fade_color Col_Blue_01
object Ball
#declare Rnd_1 = seed (123);
#for (Cntr, 0, 200)
#declare rr = Rd* rand( Rnd_1);
#declare theta = -pi/2 + pi * rand( Rnd_1);
#declare phi = -pi+2*pi* rand( Rnd_1);
#declare xx = rr * cos(theta) * cos(phi);
#declare yy = rr * cos(theta) * sin(phi);
#declare zz = rr * sin(theta) ;
object bluesphere translate <xx , yy , zz >
#declare rr = Rd* rand( Rnd_1);
#declare theta = -pi/2 + pi * rand( Rnd_1);
#declare phi = -pi+2*pi* rand( Rnd_1);
#declare xx = rr * cos(theta) * cos(phi);
#declare yy = rr * cos(theta) * sin(phi);
#declare zz = rr * sin(theta) ;
object redsphere translate <xx , yy , zz >
#end
【讨论】：
非常漂亮的水晶球，povray 的灯光效果很好 你能把代码贴在这里吗？有点长，但似乎不太长。【参考方案6】：游戏有点晚了，但这里有一个实现scatter3sph（来自 FEX）的 Matlab 代码
figure('Color', [0.04 0.15 0.4]);
nos = 11; % number small of spheres
S= 3; %small spheres sizes
Grid_Size=256;
%Coordinates
X= Grid_Size*(0.5+rand(2*nos,1));
Y= Grid_Size*(0.5+rand(2*nos,1));
Z= Grid_Size*(0.5+rand(2*nos,1));
%Small spheres colors: (Red & Blue)
C= ones(nos,1)*[0 0 1];
C= [C;ones(nos,1)*[1 0 0]];
% Plot big Sphere
scatter3sph(Grid_Size,Grid_Size,Grid_Size,'size',220,'color',[0.9 0.9 0.9]); hold on
light('Position',[0 0 0],'Style','local');
alpha(0.45);
material shiny
% Plot small spheres
scatter3sph(X,Y,Z,'size',S,'color',C);
axis equal; axis tight; grid off
view([108 -42]);
set(gca,'Visible','off')
set(gca,'color','none')
【讨论】：
不错。我觉得应该可以在 R 示例中获得光泽，但我不想乱搞。【参考方案7】：使用 Matlab 的另一种解决方案。
[x,y,z] = sphere(50);
[img] = imread('crystal.jpg');
figure('Color',[0 0 0]);
surf(x,y,z,img,'edgeColor','none','FaceAlpha',.6,'FaceColor','texturemap')
hold on;
i = 0;
while i<100
px = randn();
py = randn();
pz = randn();
d = pdist([0 0 0; px py pz],'euclidean');
if d<1
if mod(i,2)==0
scatter3(px, py, pz,30,'ro','filled');
else
scatter3(px, py, pz,30,'bo','filled');
end
i = i+1;
end
end
hold off;
camlight;
axis equal;
axis off;
输出：
【讨论】：
【参考方案8】：在带有 d3.js 的 javascript 中：http://jsfiddle.net/jjcosare/rggn86aj/6/ 或 > 运行代码片段
对在线发布很有用。
var particleChangePerMs = 1000;
var particleTotal = 250;
var particleSizeInRelationToCircle = 75;
var svgWidth = (window.innerWidth > window.innerHeight) ? window.innerHeight : window.innerWidth;
var svgHeight = (window.innerHeight > window.innerWidth) ? window.innerWidth : window.innerHeight;
var circleX = svgWidth / 2;
var circleY = svgHeight / 2;
var circleRadius = (circleX / 4) + (circleY / 4);
var circleDiameter = circleRadius * 2;
var particleX = function()
return Math.floor(Math.random() * circleDiameter) + circleX - circleRadius;
;
var particleY = function()
return Math.floor(Math.random() * circleDiameter) + circleY - circleRadius;
;
var particleRadius = function()
return circleDiameter / particleSizeInRelationToCircle;
;
var particleColorList = [
'blue',
'red'
];
var particleColor = function()
return "url(#" + particleColorList[Math.floor(Math.random() * particleColorList.length)] + "Gradient)";
;
var svg = d3.select("#quantumBall")
.append("svg")
.attr("width", svgWidth)
.attr("height", svgHeight);
var blackGradient = svg.append("svg:defs")
.append("svg:radialGradient")
.attr("id", "blackGradient")
.attr("cx", "50%")
.attr("cy", "50%")
.attr("radius", "90%")
blackGradient.append("svg:stop")
.attr("offset", "80%")
.attr("stop-color", "black")
blackGradient.append("svg:stop")
.attr("offset", "100%")
.attr("stop-color", "grey")
var redGradient = svg.append("svg:defs")
.append("svg:linearGradient")
.attr("id", "redGradient")
.attr("x1", "0%")
.attr("y1", "0%")
.attr("x2", "100%")
.attr("y2", "100%")
.attr("spreadMethod", "pad");
redGradient.append("svg:stop")
.attr("offset", "0%")
.attr("stop-color", "red")
.attr("stop-opacity", 1);
redGradient.append("svg:stop")
.attr("offset", "100%")
.attr("stop-color", "pink")
.attr("stop-opacity", 1);
var blueGradient = svg.append("svg:defs")
.append("svg:linearGradient")
.attr("id", "blueGradient")
.attr("x1", "0%")
.attr("y1", "0%")
.attr("x2", "100%")
.attr("y2", "100%")
.attr("spreadMethod", "pad");
blueGradient.append("svg:stop")
.attr("offset", "0%")
.attr("stop-color", "blue")
.attr("stop-opacity", 1);
blueGradient.append("svg:stop")
.attr("offset", "100%")
.attr("stop-color", "skyblue")
.attr("stop-opacity", 1);
svg.append("circle")
.attr("r", circleRadius)
.attr("cx", circleX)
.attr("cy", circleY)
.attr("fill", "url(#blackGradient)");
function isParticleInQuantumBall(particle)
var x1 = circleX;
var y1 = circleY;
var r1 = circleRadius;
var x0 = particle.x;
var y0 = particle.y;
var r0 = particle.radius;
return Math.sqrt((x1 - x0) * (x1 - x0) + (y1 - y0) * (y1 - y0)) < (r1 - r0);
;
function randomizedParticles()
d3.selectAll("svg > .particle").remove();
var particle = ;
particle.radius = particleRadius();
for (var i = 0; i < particleTotal;)
particle.x = particleX();
particle.y = particleY();
particle.color = particleColor();
if (isParticleInQuantumBall(particle))
svg.append("circle")
.attr("class", "particle")
.attr("cx", particle.x)
.attr("cy", particle.y)
.attr("r", particle.radius)
.attr("fill", particle.color);
i++;
setInterval(randomizedParticles, particleChangePerMs);<script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/d3/3.4.11/d3.min.js"></script>
<div id="quantumBall"></div>【讨论】：
【参考方案9】：在 R 中，您可以使用 rasterImage 函数添加到当前绘图，您可以创建/下载漂亮的水晶球图像并将其加载到 R 中（参见 png、EBImage 或其他包），然后制作它是半透明的并使用rasterImage 将其添加到当前绘图中。我可能会先绘制你的 2 个彩色点，然后在顶部绘制球的图像（在透明度的情况下，它们仍然可见并且看起来就像它们在里面）。
一种更简单的方法（虽然可能没有那么好看）是使用polygon 函数绘制一个半透明的灰色圆圈来表示球。
如果您想在 3 维中执行此操作，请查看 rgl 包，这是一个基本示例：
library(rgl)
open3d()
spheres3d(0,0,0, radius=1, color='lightgrey', alpha=0.2)
spheres3d(c(.3,-.3),c(-.2,.4),c(.1,.2), color=c('red','blue'),
alpha=1, radius=0.15)
【讨论】：
以上是关于水晶球怎么画里面有两种颜色的颗粒的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
css3画矩形,矩形里面有多个圆圈,圆圈里面有字,如何实现?