新年新气象如何用100行 Python 代码制作动态鞭炮

新年新气象,今 天我们来说一下如何用100行 Python 代码制作动态鞭炮

0、写在前面

放鞭炮贺新春,在我国有两千多年历史。关于鞭炮的起源,有个有趣的传说。

西方山中有焉,长尺余,一足,性不畏人。犯之令人寒热,名曰年惊惮,后人遂象其形,以火药为之。——《神异经》

当初人们燃竹而爆,是为了驱吓危害人们的山魈。据说山魈最怕火光和响声,所以每到除夕,人们便“燃竹而爆”,把山魈吓跑。这样年复一年,便形成了过年放鞭炮、点红烛、敲锣打鼓欢庆新春的年俗。

新年新气象,今天就用代码来制作一个 动态鞭炮 ,效果如下所示。

动态鞭炮的基本原理是:将一个录制好的鞭炮视频以字符画的形式复现,基本步骤是帧采样 → 逐帧转换为字符画 → 字符画合成视频。下面开始吧!

1、视频帧采样

函数如下所示,主要功能是将视频的图像流逐帧保存到特定的缓存文件夹中(若该文件夹不存在会自动创建)。函数输入vp是openCV视频句柄,输出number是转换的图片数。

def video2Pic(vp):
    number = 0
    if vp.isOpened():
        r,frame = vp.read()
        if not os.path.exists("cachePic"):
            os.mkdir("cachePic")
        os.chdir("cachePic")
    else:
        r = False
    while r:
        number += 1
        cv2.imwrite(str(number)+".jpg",frame)
        r,frame = vp.read()
    os.chdir("..")
    return number

2、将图片转为字符画

2.1 创建像素-字符索引

函数输入像素RGBA值,输出对应的字符码。其原理是将字符均匀地分布在整个灰度范围内,像素灰度值落在哪个区间就对应哪个字符码。字符码可以参考 ASCII码

ASCII 码使用指定的7 位或8 位二进制数组合来表示128 或256 种可能的字符。标准ASCII 码也叫基础ASCII码,使用7 位二进制数(剩下的1位二进制为0)来表示所有的大写和小写字母,数字0 到9、标点符号,以及在美式英语中使用的特殊控制字符。其中:0~31及127(共33个)是控制字符或通信专用字符(其余为可显示字符),如控制符:LF(换行)、CR(回车)、FF(换页)、DEL(删除)、BS(退格)、BEL(响铃)等;通信专用字符:SOH(文头)、EOT(文尾)、ACK(确认)等;ASCII值为8、9、10 和13 分别转换为退格、制表、换行和回车字符。它们并没有特定的图形显示,但会依不同的应用程序,而对文本显示有不同的影响。

RGBA是代表Red(红色)、Green(绿色)、Blue(蓝色)和Alpha的色彩空间,Alpha通道一般用作不透明度参数。如果一个像素的alpha通道数值为0%,那它就是完全透明的,而数值为100%则意味着一个完全不透明的像素(传统的数字图像)。gray=0.2126 * r + 0.7152 * g + 0.0722 * b是RGB转为灰度值的经验公式,人眼对绿色更敏感。

def color2Char(r,g,b,alpha = 256):
    imgChar= list("#RMNHQODBWGPZ*@$C&98?32I1>!:-;. ")
    if alpha:
      gray = int(0.2126 * r + 0.7152 * g + 0.0722 * b)
      unit = 256 / len(imgChar)
      return imgChar[int(gray / unit)]
    else:
      return ""

2.2 将图片逐像素转换为字符

核心代码如下,遍历图片的每个像素

    img = Image.open(imagePath).convert("RGB").resize((imgWidth, imgHeight),Image.NEAREST)
    for i in range(imgHeight):
        for j in range(imgWidth):
            pixel = img.getpixel((j, i))
            color.append((pixel[0],pixel[1],pixel[2]))
            txt = txt + color2Char(pixel[0], pixel[1], pixel[2], pixel[3]) if len(pixel) == 4 else 
                  txt + color2Char(pixel[0], pixel[1], pixel[2]) 
        txt += "n"
        color.append((255,255,255))

3、将字符图像合成视频

输入参数vp是openCV视频句柄,number是帧数,savePath是视频保存路径,函数中 MP42 是可以生成较小并且较小的视频文件的编码方式,其他类似的还有isom、mp41、avc1、qt等,表示“最好”基于哪种格式来解析当前的文件。

def img2Video(vp, number, savePath):
    videoFourcc = VideoWriter_fourcc(*"MP42")  # 设置视频编码器
    asciiImgPathList = ["cacheChar" + r"/{}.jpg".format(i) for i in range(1, number + 1)]
    asciiImgTemp = Image.open(asciiImgPathList[1]).size
    videoWritter= VideoWriter(savePath, videoFourcc, vp.get(cv2.CAP_PROP_FPS), asciiImgTemp)
    for imagePath in asciiImgPathList:
        videoWritter.write(cv2.imread(imagePath))
    videoWritter.release()

4、完整代码

import cv2 
from PIL import Image,ImageFont,ImageDraw
import os
from cv2 import VideoWriter, VideoWriter_fourcc
""" * @breif: 将像素颜色转换为ASCII字符 * @param[in]: 像素RGBA值 * @retval: 字符 """ def color2Char(r,g,b,alpha = 256): imgChar = list("#RMNHQODBWGPZ*@$C&98?32I1>!:-;. ") if alpha: gray = int(0.2126 * r + 0.7152 * g + 0.0722 * b) unit = 256 / len(imgChar) return imgChar[int(gray / unit)] else: return "" """ * @breif: 将视频逐帧转换为图片 * @param[in]: vp -> openCV视频句柄 * @retval: number -> 转换的图片数 """ def video2Pic(vp): number = 0 if vp.isOpened(): r,frame = vp.read() if not os.path.exists("cachePic"): os.mkdir("cachePic") os.chdir("cachePic") else: r = False while r: number += 1 cv2.imwrite(str(number)+".jpg",frame) r,frame = vp.read() os.chdir("..") return number """ * @breif: 将图片逐像素转换为ASCII字符 * @param[in]: imagePath -> 图片路径 * @param[in]: index -> 图片索引 * @retval: None """ def img2Char(imagePath, index): # 初始化 txt, color, font = "", [], ImageFont.load_default().font imgWidth, imgHeight = Image.open(imagePath).size asciiImg = Image.new("RGB",(imgWidth, imgHeight), (255,255,255)) drawPtr = ImageDraw.Draw(asciiImg) imgWidth, imgHeight = int(imgWidth / 6), int(imgHeight / 15)
# 对图像帧逐像素转化为ASCII字符并记录RGB值 img = Image.open(imagePath).convert("RGB").resize((imgWidth, imgHeight),Image.NEAREST) for i in range(imgHeight): for j in range(imgWidth): pixel = img.getpixel((j, i)) color.append((pixel[0],pixel[1],pixel[2])) txt = txt + color2Char(pixel[0], pixel[1], pixel[2], pixel[3]) if len(pixel) == 4 else txt + color2Char(pixel[0], pixel[1], pixel[2]) txt += "n" color.append((255,255,255)) # 绘制ASCII字符画并保存 x, y = 0,0 fontW, fontH = font.getsize(txt[1]) fontH *= 1.37 for i in range(len(txt)): if(txt[i]=="n"): x += fontH y = -fontW drawPtr.text((y,x), txt[i], fill=color[i]) y += fontW os.chdir("cacheChar") asciiImg.save(str(index)+".jpg") os.chdir("..")
""" * @breif: 将视频转换为ASCII图像集 * @param[in]: number -> 帧数 * @retval: None """ def video2Char(number): if not os.path.exists("cacheChar"): os.mkdir("cacheChar") img_path_list = ["cachePic" + r"/{}.jpg".format(i) for i in range(1, number + 1)] task = 0 for imagePath in img_path_list: task += 1 img2Char(imagePath, task)
""" * @breif: 将图像合成视频 * @param[in]: vp -> openCV视频句柄 * @param[in]: number -> 帧数 * @param[in]: savePath -> 视频保存路径 * @retval: None """ def img2Video(vp, number, savePath): videoFourcc = VideoWriter_fourcc(*"MP42")  # 设置视频编码器 asciiImgPathList = ["cacheChar" + r"/{}.jpg".format(i) for i in range(1, number + 1)] asciiImgTemp = Image.open(asciiImgPathList[1]).size videoWritter= VideoWriter(savePath, videoFourcc, vp.get(cv2.CAP_PROP_FPS), asciiImgTemp) for imagePath in asciiImgPathList: videoWritter.write(cv2.imread(imagePath)) videoWritter.release() if __name__ == "__main__": videoPath = "test.mp4" savePath = "new.avi" vp = cv2.VideoCapture(videoPath) number = video2Pic(vp) video2Char(number) img2Video(vp, number, savePath) vp.release()
以上就是如何用100行 Python 代码制作动态鞭炮