Quais métodos podemos usar, em Python, para desenhar círculos e formas derivadas?

Question

Partindo apenas de um círculo, quais formas podemos criar, em Python, por meio da variação de seu raio ou do seu ângulo de desenho?

Answer 1

Uma biblioteca muito boa para arte digital em Python é a Pycairo, utilizada para criação de gráficos em diversos formatos. É ela que será usada para apresentar a resposta à sua pergunta.

Partindo de um conceito simples, o de se traçar retas em lados opostos de um círculo, podemos criar formas como as seguintes:

Nessa imagem, as retas passam de brancas para pretas enquanto rotacionam em volta de um ponto fixo.

Ela pode ser reproduzida por meio do seguinte código Python:

import cairo as cr
import math

WIDTH, HEIGHT = 500, 300

surface = cr.ImageSurface(cr.FORMAT_ARGB32, WIDTH, HEIGHT)
ctx = cr.Context(surface)
i = 0

ctx.set_line_width(0.2)
ctx.translate(WIDTH/2, HEIGHT/2)

while i < 180:

    ctx.set_source_rgb(1 - i/180, 1 - i/180, 1 - i/180)
    angle = math.radians(i)
    centrox = 0
    centroy = 0
    raio = 100
    oppangle = angle + math.pi

    x1 = centrox + raio*math.cos(angle)
    y1 = centroy + raio*math.sin(angle)

    x2 = centrox + raio*math.cos(oppangle)
    y2 = centroy + raio*math.sin(oppangle)

    ctx.rotate(1/180)



    ctx.move_to(x1, y1)
    ctx.line_to(x2, y2)
    ctx.stroke()

    i+= 1

Podemos pensar, então, em adicionar uma variável aleatória no tamanho do raio do círculo, de modo a obter o seguinte resultado:

A imagem foi obtida com uma pequena alteração no código, que fica dessa maneira:

import cairo as cr
import math
import random

WIDTH, HEIGHT = 500, 300

surface = cr.ImageSurface(cr.FORMAT_ARGB32, WIDTH, HEIGHT)
ctx = cr.Context(surface)
i = 0

ctx.set_line_width(0.1)
ctx.translate(WIDTH/2, HEIGHT/2)
radiusnoise = 0

while i < 360:

    raio = radiusnoise*550 + 1
    ctx.set_source_rgb(1 - i%180/180, 1 - i%180/180, 1 - i%180/180)
    angle = math.radians(i)
    centrox = 0
    centroy = 0
    oppangle = angle + math.pi

    x1 = centrox + raio*math.cos(angle)
    y1 = centroy + raio*math.sin(angle)

    x2 = centrox + raio*math.cos(oppangle)
    y2 = centroy + raio*math.sin(oppangle)

    ctx.rotate(1/180)

    ctx.move_to(x1, y1)
    ctx.line_to(x2, y2)
    ctx.stroke()

    i+= 1
    radiusnoise += random.random()*0.005

É possível também adicionar um efeito aleatório a rotação, obtendo o seguinte resultado:

O código gerador é:

    import cairo as cr
    import math
    import random

WIDTH, HEIGHT = 500, 300

surface = cr.ImageSurface(cr.FORMAT_ARGB32, WIDTH, HEIGHT)
ctx = cr.Context(surface)
i = 0

ctx.set_line_width(0.1)
ctx.translate(WIDTH/2, HEIGHT/2)
radiusnoise = 0
angnoise = 0

while i < 180:

    raio = radiusnoise*550 + 1
    ctx.set_source_rgb(1 - i%180/180, 1 - i%180/180, 1 - i%180/180)
    angle = math.radians(((angnoise*6)-3)*i)

    if angle > 360:
        angle -= 360
    if angle < 0:
        angle += 360

    centrox = 0
    centroy = 0
    oppangle = angle + math.pi

    x1 = centrox + raio*math.cos(angle)
    y1 = centroy + raio*math.sin(angle)

    x2 = centrox + raio*math.cos(oppangle)
    y2 = centroy + raio*math.sin(oppangle)

    ctx.rotate(1/180)

    ctx.move_to(x1, y1)
    ctx.line_to(x2, y2)
    ctx.stroke()

    i+= 1
    radiusnoise += random.random()*0.005
    angnoise += random.random()*0.005

Pode-se usar também, no lugar do pacote random alguma biblioteca de ruído Perlin, uma forma de ruído gradiente pseudo-aleatório, muito usado na computação gráfica por apresentar resultados mais "naturais" que outros algoritmos.