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Lephenixnoir Hors ligne Administrateur Points: 24069 Défis: 169 Message

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


Disperseur Hors ligne Membre Points: 1807 Défis: 1 Message

Citer : Posté le 10/04/2020 10:44 | #


Il y à une lib graphique en python sur ti ? (officielle ?)
Critor Hors ligne Administrateur Points: 2548 Défis: 18 Message

Citer : Posté le 10/04/2020 10:47 | #


Il y aura le mois prochain.
Disperseur Hors ligne Membre Points: 1807 Défis: 1 Message

Citer : Posté le 10/04/2020 10:48 | #


Et ou puis-je me renseigner dessus ? (je trouve que ti est un peu bordélique )
Critor Hors ligne Administrateur Points: 2548 Défis: 18 Message

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.
Disperseur Hors ligne Membre Points: 1807 Défis: 1 Message

Citer : Posté le 10/04/2020 11:00 | #


Simple petite question, que doit - t - on s'attendre à trouver dans le module ti_system ?
Critor Hors ligne Administrateur Points: 2548 Défis: 18 Message

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.
Disperseur Hors ligne Membre Points: 1807 Défis: 1 Message

Citer : Posté le 10/04/2020 11:10 | #


Excuse moi je n'avais pas été jusqu'en bas .. Du coup j'ai la réponse à ma question. J'ai l'impression que ti va rattraper Numworks avec cette maj

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 ..
Ptitjoz Hors ligne Membre Points: 215 Défis: 10 Message

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 ?

Un peu poète, un peu geek, un peu rêveur, un peu écolo.

Critor Hors ligne Administrateur Points: 2548 Défis: 18 Message

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.
Ptitjoz Hors ligne Membre Points: 215 Défis: 10 Message

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...
Un peu poète, un peu geek, un peu rêveur, un peu écolo.

Shadow15510 Hors ligne Administrateur Points: 5484 Défis: 18 Message

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 fichier
"Ce n'est pas parce que les chose sont dures que nous ne les faisons pas, c'est parce que nous ne les faisons pas qu'elles sont dures." Sénèque

Critor Hors ligne Administrateur Points: 2548 Défis: 18 Message

Citer : Posté le 19/07/2021 11:18 | #


Ptitjoz a écrit :
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 :
import casioplot

def casio_has_color():
  casioplot.set_pixel(0, 0, (0, 0, 255))
  col = casioplot.get_pixel(0, 0)
  return col[0] != col[2]
Shadow15510 Hors ligne Administrateur Points: 5484 Défis: 18 Message

Citer : Posté le 19/07/2021 11:19 | #


Ah c'est très juste, autant pour moi
"Ce n'est pas parce que les chose sont dures que nous ne les faisons pas, c'est parce que nous ne les faisons pas qu'elles sont dures." Sénèque

Critor Hors ligne Administrateur Points: 2548 Défis: 18 Message

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.
Mb88 Hors ligne Labélisateur Points: 943 Défis: 3 Message

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 ?
Lephenixnoir Hors ligne Administrateur Points: 24069 Défis: 169 Message

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.
Mon graphe (25 Fév): (PythonExtra ; fxsdk#11 ; gint#27 ; (Rogue Life || HH2) ; serial gint ; Boson X ; ...) || (shoutbox v5 ; v5)

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