2025 Python 新春烟花

Python 新春烟花

1. 介绍

新春烟花是一种利用 Python 编程语言模拟烟花效果的动画程序，可以用于节日庆祝、娱乐展示等场景。通过控制烟花的发射、爆炸、粒子运动等效果，可以创造出绚丽多彩的烟花动画。

2. 应用场景

• 节日庆祝: 在春节、元旦等节日期间，用于营造节日气氛。
• 娱乐展示: 在游戏、动画、电影等娱乐作品中，用于增强视觉效果。
• 教学演示: 在计算机图形学、动画设计等课程中，用于演示粒子系统、物理模拟等概念。

3. 不同场景下详细代码实现

3.1 使用 Pygame 实现简单烟花效果

import pygame
import random

# 初始化 Pygame
pygame.init()

# 设置屏幕大小
screen_width = 800
screen_height = 600
screen = pygame.display.set_mode((screen_width, screen_height))

# 设置颜色
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
COLORS = [(255, 0, 0), (0, 255, 0), (0, 0, 255), (255, 255, 0), (255, 0, 255), (0, 255, 255)]

# 设置烟花粒子类
class Particle:
    def __init__(self, x, y, color):
        self.x = x
        self.y = y
        self.color = color
        self.vx = random.uniform(-2, 2)
        self.vy = random.uniform(-5, -1)
        self.life = 100

    def update(self):
        self.x += self.vx
        self.y += self.vy
        self.vy += 0.1
        self.life -= 1

    def draw(self):
        pygame.draw.circle(screen, self.color, (int(self.x), int(self.y)), 2)

# 设置烟花类
class Firework:
    def __init__(self):
        self.x = random.randint(0, screen_width)
        self.y = screen_height
        self.color = random.choice(COLORS)
        self.particles = []
        self.exploded = False

    def update(self):
        if not self.exploded:
            self.y -= 5
            if self.y < random.randint(100, 300):
                self.exploded = True
                for _ in range(100):
                    self.particles.append(Particle(self.x, self.y, self.color))
        else:
            for particle in self.particles:
                particle.update()

    def draw(self):
        if not self.exploded:
            pygame.draw.circle(screen, self.color, (int(self.x), int(self.y)), 5)
        else:
            for particle in self.particles:
                particle.draw()

# 创建烟花列表
fireworks = []

# 游戏循环
running = True
clock = pygame.time.Clock()
while running:
    # 处理事件
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False

    # 更新烟花
    if random.random() < 0.05:
        fireworks.append(Firework())
    for firework in fireworks:
        firework.update()
    fireworks = [firework for firework in fireworks if not firework.exploded or any(particle.life > 0 for particle in firework.particles)]

    # 绘制背景
    screen.fill(BLACK)

    # 绘制烟花
    for firework in fireworks:
        firework.draw()

    # 更新屏幕
    pygame.display.flip()

    # 控制帧率
    clock.tick(30)

# 退出 Pygame
pygame.quit()

3.2 使用 Turtle 实现简单烟花效果

import turtle
import random

# 设置屏幕大小
screen_width = 800
screen_height = 600
screen = turtle.Screen()
screen.setup(screen_width, screen_height)
screen.bgcolor('black')

# 设置颜色
COLORS = ['red', 'green', 'blue', 'yellow', 'purple', 'cyan']

# 设置烟花粒子类
class Particle:
    def __init__(self, x, y, color):
        self.turtle = turtle.Turtle()
        self.turtle.hideturtle()
        self.turtle.penup()
        self.turtle.goto(x, y)
        self.turtle.color(color)
        self.turtle.shape('circle')
        self.turtle.shapesize(0.2)
        self.vx = random.uniform(-2, 2)
        self.vy = random.uniform(-5, -1)
        self.life = 100

    def update(self):
        self.turtle.goto(self.turtle.xcor() + self.vx, self.turtle.ycor() + self.vy)
        self.vy += 0.1
        self.life -= 1

    def is_dead(self):
        return self.life <= 0

# 设置烟花类
class Firework:
    def __init__(self):
        self.x = random.randint(-screen_width//2, screen_width//2)
        self.y = screen_height//2
        self.color = random.choice(COLORS)
        self.particles = []
        self.exploded = False

    def update(self):
        if not self.exploded:
            self.y -= 5
            if self.y < random.randint(-100, 100):
                self.exploded = True
                for _ in range(100):
                    self.particles.append(Particle(self.x, self.y, self.color))
        else:
            for particle in self.particles:
                particle.update()
            self.particles = [particle for particle in self.particles if not particle.is_dead()]

    def draw(self):
        if not self.exploded:
            turtle.goto(self.x, self.y)
            turtle.dot(5, self.color)
        else:
            for particle in self.particles:
                particle.turtle.showturtle()

# 创建烟花列表
fireworks = []

# 游戏循环
while True:
    # 更新烟花
    if random.random() < 0.05:
        fireworks.append(Firework())
    for firework in fireworks:
        firework.update()
    fireworks = [firework for firework in fireworks if not firework.exploded or len(firework.particles) > 0]

    # 绘制背景
    turtle.clear()

    # 绘制烟花
    for firework in fireworks:
        firework.draw()

    # 更新屏幕
    screen.update()

4. 原理解释

4.1 粒子系统

烟花效果通常使用粒子系统来模拟，每个烟花粒子都是一个独立的物体，具有位置、速度、生命周期等属性。

4.2 物理模拟

烟花粒子的运动通常遵循简单的物理规律，例如重力加速度、空气阻力等。

4.3 图形渲染

烟花粒子的外观通常使用简单的图形元素来表示，例如圆形、方形等。

5. 算法原理流程图

+-------------------+       +-------------------+       +-------------------+
|                   |       |                   |       |                   |
|  初始化           |       |  更新粒子状态     |       |  绘制粒子         |
|                   |       |                   |       |                   |
+--------+----------+       +--------+----------+       +--------+----------+
         |                           |                           |
         |                           |                           |
         v                           v                           v
+--------+----------+       +--------+----------+       +--------+----------+
|                   |       |                   |       |                   |
|  创建粒子         |       |  更新粒子位置     |       |  显示粒子         |
|                   |       |  更新粒子速度     |       |                   |
|                   |       |  更新粒子生命周期 |       |                   |
+-------------------+       +-------------------+       +-------------------+

6. 实际详细应用代码示例

import pygame
import random

# 初始化 Pygame
pygame.init()

# 设置屏幕大小
screen_width = 800
screen_height = 600
screen = pygame.display.set_mode((screen_width, screen_height))

# 设置颜色
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
COLORS = [(255, 0, 0), (0, 255, 0), (0, 0, 255), (255, 255, 0), (255, 0, 255), (0, 255, 255)]

# 设置烟花粒子类
class Particle:
    def __init__(self, x, y, color):
        self.x = x
        self.y = y
        self.color = color
        self.vx = random.uniform(-2, 2)
        self.vy = random.uniform(-5, -1)
        self.life = 100

    def update(self):
        self.x += self.vx
        self.y += self.vy
        self.vy += 0.1
        self.life -= 1

    def draw(self):
        pygame.draw.circle(screen, self.color, (int(self.x), int(self.y)), 2)

# 设置烟花类
class Firework:
    def __init__(self):
        self.x = random.randint(0, screen_width)
        self.y = screen_height
        self.color = random.choice(COLORS)
        self.particles = []
        self.exploded = False

    def update(self):
        if not self.exploded:
            self.y -= 5
            if self.y < random.randint(100, 300):
                self.exploded = True
                for _ in range(100):
                    self.particles.append(Particle(self.x, self.y, self.color))
        else:
            for particle in self.particles:
                particle.update()

    def draw(self):
        if not self.exploded:
            pygame.draw.circle(screen, self.color, (int(self.x), int(self.y)), 5)
        else:
            for particle in self.particles:
                particle.draw()

# 创建烟花列表
fireworks = []

# 游戏循环
running = True
clock = pygame.time.Clock()
while running:
    # 处理事件
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False

    # 更新烟花
    if random.random() < 0.05:
        fireworks.append(Firework())
    for firework in fireworks:
        firework.update()
    fireworks = [firework for firework in fireworks if not firework.exploded or any(particle.life > 0 for particle in firework.particles)]

    # 绘制背景
    screen.fill(BLACK)

    # 绘制烟花
    for firework in fireworks:
        firework.draw()

    # 更新屏幕
    pygame.display.flip()

    # 控制帧率
    clock.tick(30)

# 退出 Pygame
pygame.quit()

7. 测试步骤

1. 环境准备: 安装 Python 和 Pygame 库。
2. 代码运行: 运行代码，观察烟花效果。
3. 参数调整: 调整烟花发射频率、粒子数量、颜色等参数，观察效果变化。

8. 部署场景

• 个人电脑: 用于个人娱乐、节日庆祝等。
• 公共场所: 用于商场、广场等公共场所的节日装饰。
• 游戏开发: 用于游戏中的特效制作。

9. 材料链接

• Pygame Documentation
• Turtle Documentation

10. 总结

本文介绍了使用 Python 实现新春烟花效果的方法，详细阐述了算法原理、代码实现和应用场景。通过仿真实验，可以验证该方法的有效性和可行性。

11. 未来展望

• 更逼真的效果: 研究更逼真的物理模型和渲染技术，提高烟花效果的逼真度。
• 更丰富的交互: 增加用户交互功能，例如控制烟花发射位置、颜色等。
• 更广泛的应用: 将该方法应用于其他类型的动画效果，例如瀑布、火焰等。