Perspective : un paysage Synthwave

Dans le cadre de la 5ème édition du dispositif “Regards de Géomètre”, nous avons décidé dans le thème « Perspective » de produire un paysage synthwave.

Origines de la Synthwave

Avant tout la synthwave est un genre musical électronique ayant émergé dans les années 2000/2010 qui s’inspire d’éléments des années 80. Et c’est justement dans les clips de ces musiques que l’on va retrouver ce type d’image.

Pour en savoir plus nous vous conseillons cette vidéo qui explique brièvement les origines.

Le Projet

Revenons donc au projet. Pour ce projet nous avons donc décidé de produire une image d’un paysage synthwave. Pour cela nous utilisons le module turtle ainsi que le module random, le module turtle est utilisé pour produire l’image est le module random est utilisé pour les étoiles de l’image où la taille et leur position est générée aléatoirement nous avons également utilisé le script permettant d’exporter une image générée par turtle en .png que vous pouvez retrouver ici.

Structure du script

Pour la structure du script nous avons décidé de découper chaque partie de l’image (pavage, fond, étoiles, soleil, ville et montagnes) afin de créer des fonctions et à la fin nous les avons toutes appelées dans un ordre précis pour que les différentes parties de l’image soit dans leur plan respectif.

Analyse du script

Nous allons donc analyser le script.

Commençons par l’appel des modules et la mise en place de turtle.

from turtle import *
from random import randint
# vérification des modules importés
try:
    from PIL import Image
    pillow_installed = True
except:
    print("Oops! - ModuleNotFoundError: No module named 'PIL' - RTFM :")
    print("https://nsi.xyz/py2png")
    pillow_installed = False
titre = "Perspective - Un paysage Synthwave"
title(titre+" | Au lycée, la meilleure spécialité, c'est la spé NSI")
setup(1280, 720) # définit la taille de la fenêtre
colormode(255) # permet l'utilisation de couleurs rgb
speed(0) #Remplaçable par tracer(2) (10x plus rapide) mais si il est utilisé des lignes du pavage peuvent manquer
hideturtle() #dissimule la tortue

On appelle les fonctions turtle, random avec pour random uniquement randint et on utilise une partie du script « exporter une image générée par turtle » pour vérifier que l’utilisateur a bien installé le module PIL et dans le cas contraire un message d’erreur s’affichera et lui donnera un lien pour installer le module et tout ça sans que le script ne s’arrête. Après la vérification on met en place le titre de la fenêtre qui va affiché le rendu ainsi que sa taille. Enfin on définit le type de couleurs utilisées (R,G,B), la vitesse de la tortue, et on dissimule la tortue (c’est plus joli).

Commençons par la première fonction : le fond

def fond():
    penup()
    rciel = 0
    gciel = 0 
    bciel = 0
    hauteur = -360
    goto(-642,-358)
    pendown()
    while hauteur != 360:
        pencolor(round(239 + rciel), round(41 + gciel), round(209 + bciel))
        forward(1280)
        hauteur += 1
        goto(-640, hauteur)
        rciel += (-29/180)
        gciel += (2/45)
        bciel += (7/720)

Pour le fond on aurait pu utiliser une fonction qui crée un rectangle et qui le remplit avec fill_rect, cependant la couleur dans ce cas est uni ce qui ne nous intéresse pas. Nous avons donc produit un script qui fait un fond dégradé qui fait avancer la tortue sur une ligne d’un pixel de large et à la fin de cette ligne la tortue est envoyé grâce à un goto à la ligne d’après et qui ajoute la différence de chaque couleur (rouge,vert et bleu) entre la couleur de début du dégradé et la couleur de fin. Tout ceci est arrondi car turtle n’est pas compatible avec des arguments à virgule (pour la fonction pencolor en tout cas).

Par la suite la fonction qui produit les étoiles a été codée :

def etoile():
    for i in range(90):
        penup()
        goto(randint(-720,720), randint(0,360))
        pendown()
        pencolor(255, 255, 255)
        lcercle = randint(1,3)
        fillcolor('white')
        begin_fill()
        circle(lcercle)
        end_fill()

Pour les étoiles on définit aléatoirement leur position sur la moitié haute de l’image, on les met en blanc, on définit aussi aléatoirement la taille de l’étoile et on créer l’étoile avec sa position, et sa taille en aléatoire puis on refait ce processus 90 fois pour avoir 90 étoiles.

Ensuite nous avons le soleil (Le script affiché n’est qu’une petite partie du script total du soleil car il est très long et qu’il se répète, il est donc inutile de commenter la suite) :

def soleil():
    penup()
    liste1 = [10,7,5,4,3,3,3,3,2,2,2,2,2,2,2,1,2,1,2,1,1,2,1,1,1,1,2,1,1,1]
    liste2 = [1,1,1,0,1,1,1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,0,1,0,0,1,0,0,1,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0]
    pliste1 = 0
    pliste2 = 0
    rsoleil = 0
    gsoleil = 0
    bsoleil = 0
    lsoleil = 8
    hauteur = 30
    goto(0,30)
    pendown()
    for i in range(15):
        pencolor(round(255 + rsoleil), round(23 + gsoleil), round(226 + bsoleil))
        forward(lsoleil)
        backward(2*lsoleil)
        hauteur += 1
        lsoleil += liste1[pliste1]
        pliste1 += 1
        goto(0, hauteur)
        rsoleil += (0)
        gsoleil += (114/101)
        bsoleil += (-203/202)
    forward(lsoleil)
    backward(2*lsoleil)
    penup()

Pour le soleil nous réutilisons le script du dégradé, cependant nous l’avons modifier pour que le point d’origine de la tortue soit au centre du rectangle et que la longueur de chaque ligne soit défini par une liste (ce qui permet de faire un cercle en prenant les longueur d’un cercle utilisable en pixel art). Pour ce qui est des endroits ou le soleil est coupé la tortue fait le tracé mais on a utilisé la fonction penup() qui fait que la tortue ne dessine plus.

Après nous avons la fonctions des montagnes (Encore une fois le script n’est pas complet car il se répète encore 3 fois après.) :

def montagne():
    #montagne derrière la première
    penup()
    goto(-480,0)
    fillcolor(110, 27, 188)
    begin_fill()
    for i in range(3):
        forward(250)
        left(120)
    end_fill()
    
    goto(-480,0)
    pencolor(51, 210, 246)
    ymontagne = 10
    for i in range(11):
        pendown()
        goto(-355,ymontagne)
        goto(-230,0)
        penup()
        goto(-480,0)
        ymontagne += 20

Pour le script des montagnes nous avons utilisé le script pour faire des triangles équilatéraux retrouvable ici. Et ensuite nous avons utilisé un ‘for i in range’ pour faire des goto enchaîné pour faire les lignes des montagnes.

Ensuite nous avons les fonctions de la ville. Pourquoi les fonctions car il y a une fonction pour chaque bâtiment différent ainsi qu’une fonction finale qui définit l’ordre des bâtiments.

def bat1():
    penup()
    rbat = 0
    gbat = 0 
    bbat = 0
    hauteur = 0
    pendown()
    xturtle, yturtle = pos()
    while hauteur != 72:
        pencolor(round(125 + rbat), round(35 + gbat), round(216 + bbat))
        forward(42)
        hauteur += 1
        goto(xturtle, hauteur)
        rbat += (-5/3)
        gbat += (-7/15)
        bbat += (-72/25)
    forward(42)
    penup()
    right(90)
    forward(72)
    left(90)

Pour le bâtiment 1 il y a un dégradé (toujours le même script) puis on fait que la tortue finisse le bâtiment en bas à droite de ce dernier pour pouvoir enchainer les bâtiments.

fun fact : Au début nous n’avions pas prévu les quelques lignes à la fin pour que la tortue puisse enchaîner les bâtiments sans que les fonctions des bâtiments aient besoin d’être modifiés ce qui nous a amené à avoir tous les bâtiments qui se chevauchaient.

def ville():
    penup()
    goto(-320,0)
    bat3(), bat2(), bat1(), bat4() ,bat3(), bat4(), bat3(), bat2(), bat1(), bat2(), bat1(), bat3(), bat1(), bat4(), bat2(), bat1(), bat3(), bat1(), bat4(), bat3()

Et à la fin on a fait la fonction ville qui appelle dans l’ordre choisi les bâtiments. Le goto permet de définir où commence le premier bâtiment, les autres se mettent juste après le premier sans se chevaucher ni laisser un espace.

Par la suite nous avons le pavage (très long aussi, il sera donc coupé) :

def pavage():
    colormode(255)
    pensize(5)
    speed(0)
    rciel = 0
    gciel = 0 
    bciel = 0
    hauteur = -360
    penup()
    goto(-640,-360)
    pendown()
    while hauteur != 0:
        pencolor(round(15 + rciel), round(4 + gciel), round(76 + bciel))
        forward(1280)
        hauteur += 1
        goto(-640, hauteur)
        rciel += (91/180)
        gciel += (1/36)
        bciel += (7/18)

Pour le début du pavage on retrouve encore le script du dégradé mais avec les couleurs modifiées.

pencolor(229, 123, 240)
    #Lignes au dessus du pavage
    pensize(4),penup(),goto(-640,0),pendown(),goto(640,0),pensize(2),penup(),goto(-640, 0),pendown()
    #lignes gauche
    penup(),goto(-20.00,0),pendown(),goto(-60.00,-360.00),penup(),goto(-60.00,0),pendown(),goto(-180.00,-360.00),penup(),goto(-100.00,0),pendown(),goto(-300.00,-360.00),penup(),goto(-140.00,0),pendown(),goto(-420.00,-360.00),penup(),goto(-180.00,0),pendown(),goto(-540.00,-360.00),penup(),goto(-220.00,0),pendown(),goto(-660.00,-360.00),penup(),goto(-260.00,0),pendown(),goto(-780.00,-360.00),penup(),goto(-300.00,0),pendown(),goto(-900.00,-360.00),penup(),goto(-340.00,0),pendown(),goto(-1020.00,-360.00),penup(),goto(-380.00,0),pendown(),goto(-1140.00,-360.00),penup(),goto(-420.00,0),pendown(),goto(-1260.00,-360.00),penup(),goto(-460.00,0),pendown(),goto(-1380.00,-360.00),penup(),goto(-500.00,0),pendown(),goto(-1500.00,-360.00),penup(),goto(-540.00,0),pendown(),goto(-1620.00,-360.00),penup(),goto(-580.00,0),pendown(),goto(-1740.00,-360.00),penup(),goto(-620.00,0),pendown(),goto(-1760.00,-360.00)
    #lignes droites
    penup(),goto(20,0),pendown(),goto(60.00,-360.00),penup(),goto(60.00,0),pendown(),goto(180.00,-360.00),penup(),goto(100.00,0),pendown(),goto(300.00,-360.00),penup(),goto(140.00,0),pendown(),goto(420.00,-360.00),penup(),goto(180.00,0),pendown(),goto(540.00,-360.00),penup(),goto(220.00,0),pendown(),goto(660.00,-360.00),penup(),goto(260.00,0),pendown(),goto(780.00,-360.00),penup(),goto(300.00,0),pendown(),goto(900.00,-360.00),penup(),goto(340.00,0),pendown(),goto(1020.00,-360.00),penup(),goto(380.00,0),pendown(),goto(1140.00,-360.00),penup(),goto(420.00,0),pendown(),goto(1260.00,-360.00),penup(),goto(460.00,0),pendown(),goto(1380.00,-360.00),penup(),goto(500.00,0),pendown(),goto(1500.00,-360.00),penup(),goto(540.00,0),pendown(),goto(1620.00,-360.00),penup(),goto(580.00,0),pendown(),goto(1740.00,-360.00),penup(),goto(620.00,0),pendown(),goto(1760.00,-360.00)
    #Lignes horizontales
    penup(),goto(-640, -300),pendown(),goto(640, -300),penup(),goto(-640, -240),pendown(),goto(640, -240),penup(),goto(-640, -190),pendown(),goto(640, -190),penup(),goto(-640, -140),pendown(),goto(640, -140),penup(),goto(-640, -100),pendown(),goto(640, -100),penup(),goto(-640, -70),pendown(),goto(640, -70),penup(),goto(-640, -40),pendown(),goto(640, -40),penup(),goto(-640, -15),pendown(),goto(640, -15),

On a par la suite énormément de goto afin de faire le quadrillage du pavage.

Pour produire l’image finale nous avons les appels des différents fonctions à la fin :

#appel de toutes les fonctions
fond(), etoile(), soleil(), montagne(), ville(), pavage()

Et pour exporter l’image finale en .png il y a la suite du script pour exporter une image générée par turtle en .png utilisé au début du script.

#enregistrement de l'image finale avec vérification des modules importés
image = getcanvas()
nom_du_fichier_sans_extension=titre+"_"+hex(randint(2**30+2**25,2**30+2**25+2**24-1))[2:]
image.postscript(file=nom_du_fichier_sans_extension+".ps", colormode='color')
try:
    psimage = Image.open(nom_du_fichier_sans_extension+".ps")
    psimage.load(scale=2)
    psimage_resized = psimage.resize((1280, 720))
    psimage.save(nom_du_fichier_sans_extension+".png")
    print(nom_du_fichier_sans_extension+".png", psimage.size, "sauvegardé dans le dossier")    
except:
    if not pillow_installed:
        print("Oops! - ModuleNotFoundError: No module named 'PIL' - RTFM :")
        print("https://nsi.xyz/py2png")
    else:
        print("Oops! - 'ghostscript' not installed- RTFM :")
        print("https://nsi.xyz/py2png")
exitonclick()

Le script va donc générer une image en .ps et la convertir en .png avec un nom généré aléatoirement pour éviter que à chaque fois que vous générez une image l’image soit écrasée

Télécharger le .py

L’image finale

1ère spé NSI 2022 - 2023

Musique : Pink Floyd et son album lumineux

Le choix de la pochette d’album « The Dark Side of the Moon » n’a, d’après les membres du groupe, pas de signification précise. Lassés des photographies chargées ou des collages compliqués, ceux-ci cherchaient un visuel simple et facile à retenir. C’est bien le cas puisque 50 ans après, l’image du spectre lumineux se dispersant à travers un prisme est presque toujours associée au groupe Pink Floyd.

Vidéo de présentation du projet

De la physique à la musique

Lors du feuilletage d’un manuel de physique, l’attention du graphiste des Pink Floyd a été retenue par une photographie en noir et blanc d’un prisme à travers lequel se dispersait la lumière. L’idée lui est alors venue de choisir cette image en guise de pochette d’album.

En physique, un spectre lumineux est le résultat de la décomposition de la lumière par un spectroscope. Il permet d’analyser celle ci grâce aux radiations qui la composent.

Cette image n’est pas sans rappeler les éclairages des concerts où des faisceaux lumineux traversent la scène en se modifiant au contact des musiciens, tel le spectre traversant le prisme.

De la musique à la NSI

Nous avons donc décidé de récréer numériquement cette pochette d’album. Pour ce faire, nous avons utilisé le langage python et l’émulateur Thonny.

Tout d’abord, nous avons instauré le fond de couleur noir en utilisant la fonction bgcolor().

Nous avons ensuite tracé le triangle principal en veillant à le placer au centre. Pour cela, nous avons mis pour point d’abscisse de départ la valeur « -100 » afin que la longueur du triangle soit de « 200 ».

Puis, nous nous sommes penchés sur la partie gauche de notre image en commençant par tirer un trait défini par ses points de coordonnées de départ et d’arrivée.

Effet dégradé à l’intérieur du triangle :

Vient ensuite une partie plus complexe : l’élargissement du trait en dégradé, partant de la couleur initiale du trait pour aller vers le noir de l’arrière plan.

Pour cela, le script effectue des traits en allers-retours (grâce à une boucle for), d’un point défini sur le triangle jusqu’au milieu du triangle. Pour chaque trait, l’opacité (a) diminue au fur et à mesure que le trait se rapproche du milieu du triangle. L’opacité est remise à sa valeur initiale (a=255) avant chaque traçage de trait.

turtle.colormode(255)
for i in range(20):
    penup()
    a = 255
    go to(-40, 100)
    for i in range(41):
        turtle.color(a,a,a)
        pendown()
        turtle.forward(1)
        a += -6
    turtle.right(1)

Et voici le résultat:

Création de l’arc en ciel :

Ensuite, en partant d’un point situé sur la bordure droite du triangle, nous avons créé une boucle for permettant de réaliser les traits de couleur à droite, définis par une liste. Pour que les couleurs attendus soient identiques à celle de la pochette d’album originale, nous avons trouvé leur équivalent en hexadécimal grâce au site « Image Color Picker ».

liste = ["#6f597a","#3476b2","#78ab23", "#f9fc49","#e8b30d","#de2b05",]
goto(63 - 10/6, 81)
turtle.right(12)
turtle.pensize(10)
s=5
for i in range(6):
    turtle.color(liste[i%6])
    pendown()
    turtle.forward(355 + 0.1*i)
    penup()
    goto(58 - 10/6*i, 80 + s + 4*i)
    turtle.left(1)
    s+=-1

Enfin, nous avons reproduit les commandes de lecture, situées dans la partie inferieure de notre rendu visuel, en utilisant encore une fois des boucles for pour créer des formes géométriques telles que des rectangles ou des triangles.

Afin de créer un effet visuel plus esthétique nous avons aussi intégré les fonctions begin_fill() et end_fill() qui permettent de colorer l’intérieur de formes géométriques telles que le « bouton pause » par exemple.

Nous vous proposons la découverte de notre rendu final ci-dessous, j’espère qu’il vous plaira!

Télécharger le .py :

Pour finir, nous vous partageons l’intégralité de notre projet afin que vous puissiez le découvrir plus en détail !

1ère spé NSI 2022 - 2023