Rendu graphique en Python, Partie 1 - Découverte de Matplotlib et Turtle
Posté le 07/04/2020 18:19
Bonjour à toi, visiteur de ce forum. Casio vient de publier sa mise à jour Python incluant les modules matplotl et turtle pour Graph 35+E II et Graph 90+E. Alors voyons ce que ça donne en vrai ! 
Les modules avaient été
annoncés dans la dernière newsletter de Casio en Février, et les exemples proposés démontraient une
compatibilité totale entre calculatrice et PC sur les fonctions simples des deux modules. On se félicite d'avoir accès à des modules cross-platform qui faciliteront grandement le travail des professeurs et des élèves. Notons que Numworks a fait le même choix avec des bons résultats. Voyez les
tests de Critor sur ce point.
La mise à jour est désormais en ligne et porte un nouveau numéro de version de l'OS. La version supportant les modules matplotl et turtle est :
• La
version 3.30 sur Graph 35+E II,
• La
version 3.40 sur Graph 90+E.
La mise à jour est
disponible en ligne sur le site de Casio et consiste, comme d'habitude, en un fichier exécutable permettant d'installer le nouvel OS sur ta calculatrice. Mais cette fois, ce n'est pas tout ! Il y a aussi deux scripts
matplotl.py et
turtle.py qui vont avec et qui sont téléchargeables
dans la section ressources du site Casio Éducation. Il faut un compte pour y accéder, alors à la place vous pouvez aussi les télécharger
directement sur cette page (archive zip).
Mais alors, si l'OS n'intègre pas directement matplotlib et turtle, pourrait-il contenir d'autres fonctions utiles pour développer des jeux ?
Nous allons voir tout ça ensemble. J'ai installé les modules sur ma Graph 90+E et ma Graph 35+E II, c'est le moment de jouer avec ! Je vais montrer des images de la Graph 35+E II parce qu'elle est beaucoup plus pratique pour faire des captures, mais ce que je raconte concerne les deux modèles.
Changements depuis la version précédente
La Graph 35+E II affiche désormais le message "Des extensions supprimées par Réinitialisation1 sont installées". Ce message a été ajouté sur la Graph 90+E il y a un moment et signifie en gros que les add-ins sont désactivés en mode examen. Rien d'inattendu ici !
La Graph 35+E II est désormais en OS 3.30 et contient les deux scripts
matplot.py et
turtle.py une fois qu'ils ont été transférés. Pareil pour la Graph 90+E dont l'OS est maintenant appelé 3.40.
Attention à ne pas confondre l'OS 3.30 de la Graph 35+E II et l'OS 3.30 de la Graph 90+E !
Exemples standard de matplotlib et turtle
Regardons un exemple présenté sur la Graph 90+E dans la newsletter, mais sur la Graph 35+E II : celui de l'histogramme.
Voici le code et ce que ça donne sur la calculatrice :
import matplotl as p
x=[119.1,119.3,119.5,119.6,119.9,120.0,120.1,120.3,120.4]
y=[1,3,4,3,1,3,1,3,1]
p.bar(x,y,0.08)
p.show()
C'est un peu serré... mais pas si mal ! Les labels de l'axes des abscisses ne font pas de cadeau, ils sont à la fois longs et nombreux sur cet exemple.
Cet exemple met longtemps à s'exécuter. Pas loin de 9 secondes, ce qui est... normal ! Eh oui, il faut charger
matplot.py en entier, et c'est un script de 40000 caractères. C'est de loin ce qui prend le plus longtemps (pour le voir on peut mettre deux listes
x et
y de taille différente, et l'erreur met longtemps à arriver).
Voyons voir ce qui se passe du côté de turtle. J'ai codé le même script de flocon de Koch que présenté avant.
from turtle import *
def koch(n,l):
if n==0:
forward(l)
else:
koch(n-1,l/3)
left(60)
koch(n-1,l/3)
right(120)
koch(n-1,l/3)
left(60)
koch(n-1,l/3)
pencolor("black")
penup()
goto(-120,-10)
pendown()
koch(4,120)
Ce script qui effectue 81 tracés de lignes et des rotations met 3 secondes à charger turtle et... presque une minute à faire le dessin ! Mais là encore ça ne condamne pas les performances, car...
• turtle rafraîchit l'écran à chaque ligne, ce qui gâche des ressources (on en reparlera).
• turtle redessine la tortue à chaque ligne, ce qui est plus long que de tracer la ligne (!)
• Et surtout turtle fait beaucoup de calculs trigonométriques car la tortue fonctionne sur un système d'angles.
Alors voyons ce qui se cache derrière ses modules de dessin et ce que les performances sont vraiment.
La vraie bibliothèque de dessin en Python, casioplot
Comme annoncé dans la newsletter, les modules
matplotl et
turtle reposent sur un module de dessin spécifique appelé
casioplot. C'est lui qui est inclus dans la mise à jour de l'OS !
Que contient ce module ? Pour le savoir, il suffit de lire
matplotl.py et
turtle.py. C'est ce que j'ai fait pour vous. Voici le verdict !
casioplot est un module de dessin bas-niveau qui écrit très certainement directement dans la VRAM. Il permet de dessiner à l'écran avec des positions en pixels. Les fonctions sont les suivantes :
•
casioplot.clear_screen()
•
casioplot.set_pixel(x,y,(R,G,B))
•
casioplot.get_pixel(x,y)
•
casioplot.draw_string(x,y,text,(R,G,B),size)
•
casioplot.show_screen()
Ce sont les fonctions de base que l'on pouvait attendre. Il n'y a pas de tracé de ligne ou de cercle, car matplotl et turtle le recodent. Les lignes sont tracées avec l'algorithme de Bresenham, les cercles avec... de la trigo ! (Ce qui est une très mauvaise idée car c'est extrêmement lent, des vrais algorithmes comme
celui du point médian sont faits pour ça.)
Pour dessiner, on a donc
set_pixel() et
draw_string(), qui peut utiliser à la fois la petite police et la grande ! On peut lire la couleur des pixels à l'écran avec
get_pixel(), ce qui est un ajout assez cool ! Les couleurs sont en RGB avec chaque composante entre 0 et 255. C'est le cas également sur la Graph 35+E II, les couleurs sont justes approximées par du noir et blanc selon ce qui est le plus proche.
L'existence de
casioplot.show_screen() est très importante ! Contrairement au Basic, les dessins tracés avec casioplot ne sont pas affichés immédiatement. Cette technique s'appelle le
double buffering et a plusieurs avantages :
• Ça évite que l'utilisateur voie un dessin inachevé, car tu peux n'appeler
show_screen() qu'une fois le dessin fini.
• C'est beaucoup plus rapide car dessiner va souvent bien plus vite qu'afficher à l'écran, et donc on évite beaucoup de travail en plus.
Voici un petit programme pour donner le ton.
from casioplot import *
B=(0,0,0)
W=(255,255,255)
clear_screen()
set_pixel(1, 1, B)
for x in range(10):
set_pixel(x+1,3,B)
for y in range(40):
for x in range(10):
set_pixel(x+1,y+5,B)
draw_string(20,1,"Hello,",B,"large")
draw_string(20,11,"World!",B,"small")
img = b'\x04@"\x00\x0e\xa6W\x00\x0e\xafW\x00\x05\x1f\x89\x00u/J\xc0\xf5F*\xe0'+\
b'\xe4\xc92\xe0\x8cP\xa1 \x8c{\xe1 \x8c\xbf\xb1 \x8c\xb1\xb1 \x9c\x950'+\
b'\xa0\x9e\xb1\x90\xa0\x8e\x7f\xc3 \xc3\xfb\xfc`\xe0\x1d\xc0\xe0\xbf\x12'+\
b'\x1f\xa0_\t\x1f@ \x89 \x80\x1f\x92?\x00'
for y in range(20):
for x in range(27):
offset = y * 4 + (x // 8)
bit = 0x80 >> (x & 7)
if img[offset] & bit:
set_pixel(x+30,y+30,B)
show_screen()
Boum! Moins d'une demi-seconde pour importer le module, faire le tracé, et mettre à jour l'écran. C'est
de très, très loin plus rapide que le Basic Casio pour le dessin ! Comme on l'avait soupçonné, les performances réduites de matplotl et turtle ne sont pas à cause du dessin pur, ce qui ouvre beaucoup de possibilités pour des programmes plus ludiques !
Pour ceux qui se demandent, les caractères bizarres au milieu du script sont un encodage bitmap de l'image du château, qui vient de
SwordBurstZero.
Il y a beaucoup, beaucoup plus de choses à dire sur ces bibliothèques. On va s'arrêter là pour aujourd'hui mais on prendra bien sûr le temps d'y revenir !
À venir dans les prochains articles
Dans la suite, on regardera quelles sont les différences entre les versions Graph 35+E II et Graph 90+E de matplotlib, turtle et casioplot.
On s'intéressera aussi aux performances plus en détail, avec des exemples plus simples pour tester si le tracé, le dessin ou l'exécution du Python sont les facteurs limitants. Si vous avez déjà essayé chez vous, partagez vos résultats dans les commentaires !
Enfin, on organisera un petit concours consistant à programmer des
démos (petits programmes graphiques qui tournent généralement en boucle et affichent des dessins ou animations rigolos) avec ces modules, pour voir jusqu'où vous pouvez abuser de ces nouvelles fonctionnalités.
À bientôt sur Planète Casio !
Liens de téléchargement :
•
Téléchargement de la mise à jour
•
Scripts matplotl.py et turtle.py pour Graph 35+E II et Graph 90+E
•
Section ressources de Casio Éducation
Fichier joint
Citer : Posté le 10/04/2020 10:44 | #
Il y à une lib graphique en python sur ti ? (officielle ?)
-Planétarium 2
Citer : Posté le 10/04/2020 10:47 | #
Il y aura le mois prochain.
Citer : Posté le 10/04/2020 10:48 | #
Et ou puis-je me renseigner dessus ? (je trouve que ti est un peu bordélique
-Planétarium 2
Citer : Posté le 10/04/2020 10:50 | #
Je n'ai pas encore creusé publiquement ce point-là que vous avez donc ici en avant-première et en exclusivité, mais pour le moment par ici :
https://tiplanet.org/forum/viewtopic.php?f=41&t=23635
Et la suite viendra dès que possible.
Citer : Posté le 10/04/2020 11:00 | #
Simple petite question, que doit - t - on s'attendre à trouver dans le module ti_system ?
-Planétarium 2
Citer : Posté le 10/04/2020 11:05 | #
Tout ce que j'ai écrit, non ?...
Désolé, je ne suis pas sûr de bien saisir ta question.
Citer : Posté le 10/04/2020 11:10 | #
Excuse moi je n'avais pas été jusqu'en bas
Et moi je suis en pôle position avec ma ti83 Python fraîchement gagnée en début d'anée
Ajouté le 10/04/2020 à 11:25 :
Je viens de penser à qqchose: On pourrait refaire un Age of Empires avec ces modules
C'est peut-être ambitieux mais probablement faisable...
En tout cas je pense qu'on aurait plus de ressources que pour celui de Nitrosax ..
-Planétarium 2
Citer : Posté le 19/07/2021 10:30 | #
Bonjour
un peut de déracinage de topic
Dans mon émulateur j’exécute le code de pour dessiner une image il y a chevauchement du texte. comment expliquer cela ?
Citer : Posté le 19/07/2021 11:00 | #
Bonjour ptitjoz.
C'est tout simplement que le code en question est prévu pour la Graph 35+E II.
La Graph 90+E n'utilise pas les mêmes tailles de police, et les coordonnées doivent donc être adaptées.
Citer : Posté le 19/07/2021 11:11 | #
ah d'accord... merci Critor
je pensais naïvement que les résolutions d'écrans étaient les mêmes (juste une n/b et l'autre couleur)
pour que les programmes fonctionnent bien il faudrait être capable de détecter le type de machine, voire de version et paramétrer les coordonnées et tailles de police... mais bon c'est une autre affaire...
Citer : Posté le 19/07/2021 11:16 | #
En général lors du post d'un programme Python on précise la machine pour lequel il est fait et si on veut le porter pour un autre modèle de calculatrice on portera le programme et on postera un autre fichierCiter : Posté le 19/07/2021 11:18 | #
ah d'accord... merci Critor
je pensais naïvement que les résolutions d'écrans étaient les mêmes (juste une n/b et l'autre couleur)
pour que les programmes fonctionnent bien il faudrait être capable de détecter le type de machine, voire de version et paramétrer les coordonnées et tailles de police... mais bon c'est une autre affaire...
Non non, c'est très simple. Il est parfaitement possible de faire un unique script Python marchant à la fois sur Casio Graph couleur et monochrome, et un formidable travail en ce sens avait été fait pour le concours de rentrée 2020.
Si tu prends les scripts de participation publiés pour l'occasion, tu as quelques lignes en ce sens :
def casio_has_color():
casioplot.set_pixel(0, 0, (0, 0, 255))
col = casioplot.get_pixel(0, 0)
return col[0] != col[2]
Citer : Posté le 19/07/2021 11:19 | #
Ah c'est très juste, autant pour moi
Citer : Posté le 19/07/2021 11:21 | #
Aucun problème @Shadow15510, il n'y a aucune honte à ne pas savoir, on en apprend tous les jours.
Citer : Posté le 24/02/2022 13:01 | #
Ca m'intéresse beaucoup, car j'aime pas tellement le Casio Basic, et j'aimerai savoir si c'est possible de récupérer l'appui des touches en Python sur Graph 35+e II ?
Citer : Posté le 24/02/2022 13:03 | #
Malheureusement non, à part AC/ON via un try/except KeyboardInterrupt. On demande à chaque occasion possible à CASIO de l'ajouter, et ils ont bien reçu le message, mais de là à ce que le R&D le fasse ce n'est pas tout à fait gagné.
On peut faire des jeux quand même ; je me permets de plug Island of the Dead Kings en mode texte et Chute tridimensionnelle en mode graphique. Mais c'est limitant, c'est sûr.