Grafikk

• Kom i gang
• Koordinatsystemet

Grunnleggende tegnefunksjoner

• create_rectangle
• create_oval
• create_line
• create_polygon
• create_arc
• create_text
• create_image

Flere muligheter

• Farger
• Tekst i boks
• Bilde i boks

Eksempler

• Buss

Kom i gang

I dette kurset benytter vi et bibliotek for å lage grafikk som heter uib-inf100-graphics. Dette biblioteket er en forenklet utgave av et standard grafikk-rammeverk i Python som heter tkinter.

• Selv om vi har gjort noen forenklinger for å komme rask i gang, gir rammeverket frihet til å være kreativ og lage et rikt utvalg av grafiske applikasjoner.
• Alt vi lærer vil være direkte anvendbart i tkinter hvis du bestemmer deg for å oppgradere til et større rammeverk senere.

import sys
from subprocess import run

package_name = 'uib-inf100-graphics'

# Sjekk at Python-versjonen er 3.10 eller nyere
if ((sys.version_info[0] != 3) or (sys.version_info[1] < 10)):
    raise Exception(f'{package_name} requires Python 3.10 or later. '
            + 'Your current version is: '
            + f'{sys.version_info[0]}.{sys.version_info[1]}')

# Spør brukeren om å installere pakken
ans = input(f'\n\nType yes to install {package_name}: ')
if ((ans.lower() == 'yes') or (ans.lower() == 'y')):
    print()

    # Oppdater pip
    cmd_pip_update = f'{sys.executable} -m pip install --upgrade pip'
    print(f'Attempting to update pip with command: {cmd_pip_update}')
    run(cmd_pip_update.split())
    print()

    # Installer pakken
    cmd_install = f'{sys.executable} -m pip install {package_name}'
    print(f'Attempting to install {package_name} with command: {cmd_install}')
    run(cmd_install.split())
else:
    print(f'Did not attempt to install {package_name} now')
print('\n')

python -m pip install --upgrade pip

python -m pip install uib-inf100-graphics

For å sjekke at installasjonene var vellykket, opprett en ny Python-fil og skriv inn følgende:

from uib_inf100_graphics.simple import canvas, display

canvas.create_rectangle(100, 50, 300, 150, outline='red')
canvas.create_text(200, 100, text='Hei, grafikk!', font='Arial 20 bold')

display(canvas)

Når du kjører filen skal du se et vindu som ser omtrent slik ut:

Koordinatsystemet

Ulikt det vi er vant til fra matematikken på skolen, vokser y-aksen nedover istedet for oppover. Dermed er \((0, 0)\) punktet til venstre øverst på lerretet, mens punktet \((\text{width}, \text{height})\) er punktet til høyre nederst. For et lerret med bredde 400 og høyde på 200, får hjørnene koordinatene under:

I eksempelet under har vi tegnet noen punkter på lerretet for å illustrere koordinatsystemet. Vindusstørrelsen ved bruk av uib_inf100_graphics.simple er 400x400 som standard.

from uib_inf100_graphics.simple import canvas, display

# polygon defined by four (x, y) coordinates (the corners)
canvas.create_polygon(200, 50,
                      350, 200,
                      200, 350,
                      50, 200,
                      outline='gray',
                      fill='')

# draw labels on the same points as corners of polygon
canvas.create_text(200, 50, text='(200, 50)')
canvas.create_text(350, 200, text='(350, 200)')
canvas.create_text(200, 350, text='(200, 350)')
canvas.create_text(50, 200, text='(50, 200)')

# x-label with arrow
canvas.create_text(180, 20, text='x', anchor='se')
canvas.create_line(180, 20, 185, 40, arrow='last')

# y-label with arrow
canvas.create_text(220, 20, text='y', anchor='sw')
canvas.create_line(220, 20, 215, 40, arrow='last')

display(canvas)

create_rectangle

Påkrevde parametre (x1, y1, x2, y2).

• De første to parametrene x1 og y1 er koordinatene til ett av rektangelets hjørner, mens de neste to parametrene x2 og y2 er koordinatene til det motsatte hjørnet. Konvensjon tilsier at (x1, y1) er hjørnet til venstre øverst, mens (x2, y2) er hjørnet til høyre nederst.

Valgfrie parametre (outline, fill, width, …).

• Som standard tegnes rektangelet med en svart strek og uten farge i midten. Dette kan endres ved å angi farge-verdier til valgfrie parametrene outline og fill. Parameteren width kan benyttes for å angi tykkelsen (i antall piksler) til streken som tegnes.

from uib_inf100_graphics.simple import canvas, display

canvas.create_rectangle(10, 20, 390, 90)
canvas.create_rectangle(10, 110, 390, 190, fill='lightGreen')
canvas.create_rectangle(50, 210, 390, 290, fill='#eeaabb',
                        outline='red', width=3)
canvas.create_rectangle(10, 310, 390, 390, fill='#00308f', width=0)

display(canvas)

create_oval

Påkrevde parametre (x1, y1, x2, y2).

• Plasseringen til en oval spesifiseres ved å angi koordinater som beskriver et tenkt rektangel som omslutter ovalen. De første fire parameterne skal være koordinatene til to motstående hjørner i dette rektangelet.

Valgfrie parametre (outline, fill, width, …).

• Som standard tegnes ovalen med en svart strek og uten farge i midten. Dette kan endres ved å angi farge-verdier til valgfrie parametrene outline og fill. Parameteren width kan benyttes for å angi tykkelsen (i antall piksler) til streken som tegnes.

from uib_inf100_graphics.simple import canvas, display

canvas.create_oval(10, 20, 390, 90)
canvas.create_rectangle(10, 20, 390, 90)

canvas.create_oval(10, 110, 390, 190, fill='lightGreen')
canvas.create_oval(50, 210, 390, 290, fill='#eeaabb', outline='red', width=3)
canvas.create_oval(10, 310, 390, 390, fill='#00308f', width=0)

display(canvas)

create_line

Påkrevde parametre (x1, y1, x2, y2, … ).

• For å tegne en linje, må vi oppgi koordinatene til to (eller flere) punkter. De første to parameterne er koordinatene til det første punktet, mens de neste to parameterne er koordinatene til det andre punktet (og de to neste er koordinatene til det tredje punktet, og så videre).
• Det er mulig å angi punktene som en liste med koordinater i stedet for én og én koordinat.

Valgfrie parametre (fill, width, arrow, smooth, …).

• Som standard tegnes linjen med en svart strek. Dette kan endres ved å angi farge-verdier til valgfrie parametrene fill. Parameteren width kan benyttes for å angi tykkelsen (i antall piksler) til streken som tegnes.
• Det er mulig å angi at streken skal starte eller slutte som en pil ved å angi arrow="first", arrow="last" eller arrow="both" (standard er arrow="none").
• Det er mulig å angi at streken skal tegnes med en glattere kurve ved å angi smooth=True.

from uib_inf100_graphics.simple import canvas, display

canvas.create_line(10, 20, 390, 90)
canvas.create_line(10, 110, 390, 190, fill='blue', width=2, arrow='last')
canvas.create_line(10, 210, 390, 290, 50, 290, 390, 210, fill='red')

points = [(10, 310), (390, 390), (50, 390), (390, 310)]
canvas.create_line(points, fill='green', width=5, smooth=True)

display(canvas)

create_polygon

Påkrevde parametre (x1, y1, x2, y2, x3, y3, … ).

• For å tegne en polygon, må vi oppgi koordinatene til tre eller flere punkter. De første to parameterne er koordinatene til det første punktet, mens de neste to parameterne er koordinatene til det andre punktet, og de to neste er koordinatene til det tredje punktet, og så videre. Dette ligner på å tegne en linje, men hvor den siste linjen for å lukke polygonen tegnes automatisk.
• Det er mulig å angi punktene som en liste med koordinater i stedet for én og én koordinat.

Valgfrie parametre (fill, outline, width, smooth, …).

• Som standard tegnes polygonen uten at linjen tegnes, men med en svart fyllfarge. Dette kan endres ved å angi farge-verdier til valgfrie parametrene fill og outline. Parameteren width kan benyttes for å angi tykkelsen (i antall piksler) til streken som tegnes.
• Det er mulig å angi at streken skal tegnes med en glattere kurve ved å angi smooth=True.

from uib_inf100_graphics.simple import canvas, display

canvas.create_polygon(10, 20, 390, 90, 10, 90)
canvas.create_polygon(10, 110, 390, 190, 10, 190,
                      fill='', outline='red', width=3) # fill='' -> no fill

points = [50, 210, 390, 290, 50, 290, 390, 210]
canvas.create_polygon(points, fill='lightGreen', outline='black', width=1)

points = [(10, 310), (390, 390), (50, 390), (390, 310)]
canvas.create_polygon(points, fill='darkblue', smooth=True)

display(canvas)

create_arc

Påkrevde parametre (x1, y1, x2, y2).

• For å tegne en bue, må vi oppgi koordinatene til to motstående hjørner i et rektangel som omslutter den ovalen buen er en del av. De første to parameterne er koordinatene til det første hjørnet, mens de neste to parameterne er koordinatene til det andre hjørnet. Konvensjon tilsier at (x1, y1) er hjørnet til venstre øverst, mens (x2, y2) er hjørnet til høyre nederst.

Valgfrie parametre (start, extent, fill, outline, width, style, …).

• Det er mulig å angi at buen skal starte på en annen vinkel enn 0 grader ved å angi start (standard er start=0). Verdien skal oppgis i grader.
• Det er mulig å angi hvor stor andel av ovalen buen skal dekke ved angi extent (standard er extent=90). Verdien skal oppgis i grader.
• Som standard tegnes buen med en svart strek og uten farge i midten. Dette kan endres ved å angi farge-verdier til valgfrie parametrene fill og outline. Parameteren width kan benyttes for å angi tykkelsen (i antall piksler) til streken som tegnes.
• Hvordan buen knyttes sammen i endepunktene kan endres ved å angi style. Mulige verdier er 'pieslice' (standard), 'chord' og 'arc'.

from uib_inf100_graphics.simple import canvas, display

canvas.create_arc(10, 20, 390, 90, extent=270)
canvas.create_arc(10, 110, 390, 190, start=45, extent=270, fill='lightGreen')
canvas.create_arc(50, 210, 390, 290, start=45, extent=270, style='chord',
                  fill='#eeaabb', outline='red', width=8)
canvas.create_arc(10, 310, 390, 390, start=45, extent=270, style='arc')

display(canvas)

create_text

Påkrevde parametre (x, y).

• For å skrive tekst, må vi oppgi koordinatene til hvor teksten skal være. Dette punktet kalles for ankeret til teksten.

Valgfrie parametre (text, anchor, font, fill, angle, width, justify, …).

• Selve teksten som skal skrives oppgis ved å angi text.
• Som standard plasseres teksten slik at ankeret er i midten av teksten. Dette kan endres ved å angi anchor. Mulige verdier er 'n', 'ne', 'e', 'se', 's', 'sw', 'w', 'nw' og 'center' (standard er 'center'). Hvis for eksempel ankeret er 'sw', vil teksten plasseres slik at ankerpunktet havner ved det sør-vestlige (nede til venstre) hjørnet av teksten.
• Det er mulig å angi hvilken font som skal brukes ved å angi font.

from tkinter import Tk, font

Tk().withdraw()
print(font.names())

from tkinter import Tk, font

Tk().withdraw()
print(font.families())

• Farge angis med fill.
• Det er mulig å angi at teksten skal roteres ved å angi angle. Verdien skal oppgis i grader.
• For å angi maksimal bredde på et avsnitt og bryte teksten over flere linjer automatisk, kan du angi width. Tekst som går over flere linjer kan sidejusteres med justify (left/center/right).

from uib_inf100_graphics.simple import canvas, display

ax, ay = 200, 50
canvas.create_oval(ax - 5, ay - 5, ax + 5, ay + 5, fill='pink', outline='')
canvas.create_text(ax, ay, text='Hello, world!')

ax, ay = 200, 100
canvas.create_oval(ax - 5, ay - 5, ax + 5, ay + 5, fill='pink', outline='')
canvas.create_text(ax, ay, text='Carpe diem!', anchor='sw')

ax, ay = 200, 150
canvas.create_oval(ax - 5, ay - 5, ax + 5, ay + 5, fill='pink', outline='')
canvas.create_text(ax, ay, text='Ay caramba!', anchor='n', font='TkFixedFont')

ax, ay = 200, 200
canvas.create_text(ax, ay, text="Don't panic!", font=('Courier new', 20, ''))

ax, ay = 200, 250
canvas.create_text(ax, ay, text='Bazinga!', font=('Times', 30, 'italic bold'))

ax, ay = 200, 300
canvas.create_oval(ax - 5, ay - 5, ax + 5, ay + 5, fill='pink', outline='')
canvas.create_text(ax, ay, text='I have a cunning plan!', fill='blue',
                   anchor='w', angle=-30)

ax, ay = 200, 350
canvas.create_oval(ax - 5, ay - 5, ax + 5, ay + 5, fill='pink', outline='')
canvas.create_text(ax, ay, text='Here it is, your moment of zen',
                   anchor='ne', justify='right', width=150)

display(canvas)

create_image

Påkrevde parametre (x, y).

• For å tegne et bilde, må vi oppgi koordinatene til hvor bildet skal være. Dette punktet kalles for ankeret til bildet.

Valgfrie parametre (pil_image, anchor, …).

• Bildet som skal tegnes oppgis ved å angi pil_image. Dette kan være et bilde som er lastet inn med hjelp av load_image eller load_image_http -funksjonen fra pakken uib_inf100_graphics.helpers.
• Som standard plasseres bildet slik at ankeret er i midten av bildet. Dette kan endres ved å angi anchor. Mulige verdier er 'n', 'ne', 'e', 'se', 's', 'sw', 'w', 'nw' og 'center' (standard er ‘center’). Hvis for eksempel ankeret er ‘sw’, vil bildet plasseres slik at ankerpunktet havner ved det sør-vestlige (nede til venstre) hjørnet av bildet.

from uib_inf100_graphics.simple import canvas, display
from uib_inf100_graphics.helpers import load_image_http, scaled_image

# Image credits: unsplash.com/@tranmautritam
image = load_image_http('https://tinyurl.com/inf100kitten-png')

canvas.create_image(180, 180, pil_image=image)
canvas.create_oval(180 - 3, 180 - 3, 180 + 3, 180 + 3, fill='red', outline='')

smaller_image = scaled_image(image, 0.4)
canvas.create_image(250, 180, pil_image=smaller_image, anchor='nw')
canvas.create_oval(250 - 3, 180 - 3, 250 + 3, 180 + 3, fill='red', outline='')

display(canvas)

Farger

Et par farger er innebygget, som demonstrert i eksemplene over: 'black' 'white' 'gray' 'red' 'green' 'blue' 'lightGreen' 'rosyBrown', samt en hel del andre spenstige farger som du finner i dokumentasjonen til tkinter. Vi er imidlertid ikke begrenset til kun disse fargene.

Alle farger har en RGB-verdi. I tabellen ser vi at hver farge har en gitt styrke av rød (R), grønn (G) og blå (B), som er et tall mellom 0 og 255. Denne RGB-verdien kan også skrives i heksadesimalt format (se kolonnen Hex), hvor de to første tegnene etter hashtag reprsenterer styrken på rød, de to neste representerer grønn, og de to siste representerer blå sin styrke.

For flere farger, se for eksempel listen over farger (A-F) på Wikipedia, eller prøv RGB-kalkulatoren til w3schools.com.

Vårt rammeverk for grafikk kan tolke alle RGB-verdier skrevet i hex-format.

Tekst i boks

For enkelhets skyld har vi laget en hjelpefunksjon som kan brukes til å tegne tekst midt i et rektangel, og som også gjør teksten så stor som mulig innenfor rektangelet. Denne funksjonen heter text_in_box og må importeres fra pakken uib_inf100_graphics.helpers.

Påkrevde parametre (canvas, x1, y1, x2, y2, text).

• canvas er lerretet som skal tegnes på.
• x1, y1 er koordinatene til det øverste venstre hjørnet i rektangelet.
• x2, y2 er koordinatene til det nederste høyre hjørnet i rektangelet.
• text er strengen som skal skrives.

Valgfrie parametre (font, fit_mode, padding, min_font_size, justify, align, fill, …).

• font er fonten som skal benyttes. Merk at størrelsen på fonten vil bli ignorert, men må likevel spesifiseres. Les mer om fonter i avsnittet om create_text over.
• fit_mode er en streng som angir hvordan teksten skal tilpasses rektangelet. Mulige verdier er 'contain' (standard), 'fill', 'height' og 'width'.
• padding er minimum antall piksler som skal være mellom teksten og kanten av rektangelet (standard 0).
• min_font_size er minimum størrelse på fonten som skal brukes. Dersom teksten ikke får plass med denne fontstørrelsen, vil teksten gå utenfor området sitt (standard 1).
• justify er en streng som angir hvordan teksten skal justeres horisontalt innenfor rektangelet. Mulige verdier er 'left', 'center' (standard) og 'right'.
• align er en streng som angir hvordan teksten skal justeres vertikalt innenfor rektangelet. Mulige verdier er 'top', 'center' (standard) og 'bottom'.
• fill er fargen teksten skal ha.

from uib_inf100_graphics.simple import canvas, display
from uib_inf100_graphics.helpers import text_in_box

text = 'Hello, world!'

# First example
canvas.create_rectangle(100, 20, 300, 70)
text_in_box(canvas, 100, 20, 300, 70, text)

# Named font and padding.
canvas.create_rectangle(100, 120, 300, 170)
text_in_box(canvas, 100, 120, 300, 170, text,
            font='TkFixedFont',
            justify='left',
            padding=15)

# System installed font family name, fill color and fit_mode.
canvas.create_rectangle(100, 200, 300, 270)
text_in_box(canvas, 100, 200, 300, 270, text,
            font=('Times new roman', 1, ''),
            fit_mode='height', # fit_mode='height' ignores width of rectangle
            fill='blue')

# Multiline text, font style, justification.
multiline_text = text+'\n'+text+' '+text+'\n'+text
canvas.create_rectangle(100, 320, 300, 370)
text_in_box(canvas, 100, 320, 300, 370, multiline_text,
            font='Arial 42 bold italic overstrike underline',
            justify='right', # justify is 'left', 'center' or 'right'
            padding=5)

display(canvas)

Bilde i boks

For enkelhets skyld har vi laget en hjelpefunksjon som kan brukes til å tegne et bilde midt i et rektangel, og som også skalerer bildet slik at det passer innenfor rektangelet. Denne funksjonen heter image_in_box og må importeres fra pakken uib_inf100_graphics.helpers.

Påkrevde parametre (canvas, x1, y1, x2, y2, pil_image).

• canvas er lerretet som skal tegnes på.
• x1, y1 er koordinatene til det øverste venstre hjørnet i rektangelet..
• x2, y2 er koordinatene til det nederste høyre hjørnet i rektangelet
• pil_image er bildet som skal tegnes. Dette kan være et bilde som er lastet inn med hjelp av load_image eller load_image_http -funksjonen fra pakken uib_inf100_graphics.helpers.

Valgfrie parametre (fit_mode, antialias).

• fit_mode er en streng som angir hvordan bildet skal tilpasses rektangelet. Mulige verdier er 'contain' (standard), 'fill', 'crop' og 'stretch'.
• antialias er en boolsk verdi som angir om bildet skal antialiaseres (standard True). Antialiasering er en teknikk som gjør at bildet ser skarpere ut når det skaleres ned, men bruker mer tid/prosessorkraft.

from uib_inf100_graphics.simple import canvas, display
from uib_inf100_graphics.helpers import load_image_http, image_in_box

# Image credits: unsplash.com/@tranmautritam
image = load_image_http('https://tinyurl.com/inf100kitten-png')

image_in_box(canvas, 20, 40, 180, 180, image)
canvas.create_rectangle(20, 40, 180, 180, outline='red', width=2)
canvas.create_text(100, 35, text="fit_mode='contain'", anchor='s')

image_in_box(canvas, 20, 220, 180, 360, image, fit_mode='crop')
canvas.create_rectangle(20, 220, 180, 360, outline='red', width=2)
canvas.create_text(100, 215, text="fit_mode='crop'", anchor='s')

image_in_box(canvas, 220, 40, 380, 180, image, fit_mode='stretch')
canvas.create_rectangle(220, 40, 380, 180, outline='red', width=2)
canvas.create_text(300, 35, text="fit_mode='stretch'", anchor='s')

image_in_box(canvas, 220, 220, 380, 360, image, fit_mode='fill')
canvas.create_rectangle(220, 220, 380, 360, outline='red', width=2)
canvas.create_text(300, 215, text="fit_mode='fill'", anchor='s')

display(canvas)

Eksempel: buss

I videoen vises litt av tankeprosessen for å tegne en enkel buss. Her er koden som blir skrevet:

from uib_inf100_graphics.simple import canvas, display

# Body
canvas.create_rectangle(100, 100, 300, 200, fill='yellow')

# Windows
canvas.create_rectangle(100, 110, 150, 160, fill='white')
canvas.create_rectangle(260, 110, 290, 140, fill='white')
canvas.create_rectangle(220, 110, 250, 140, fill='white')

# Door
canvas.create_rectangle(160, 130, 210, 200, fill='white')
canvas.create_line(185, 130, 185, 200)

# Wheels
canvas.create_oval(120, 190, 140, 210, fill='black')
canvas.create_oval(260, 190, 280, 210, fill='black')

display(canvas)