Я борюсь со слоями и zorder в питоне. Я делаю 3D-график, используя matplotlib с тремя соответствующими элементами: surface_plot планеты, surface_plot колец вокруг этой планеты и contourf изображение, которое показывает тень планеты, отбрасываемую на кольца.
Я хочу, чтобы графика точно показывала, как этот сценарий будет выглядеть в реальной жизни, когда кольца движутся вокруг планеты, а тень находится на кольцах в соответствующем месте. Если тень находится за планетой для данного POV, я хочу, чтобы тень была заблокирована планетой, и наоборот, если тень находится перед планетой для данного POV.
Чтобы было ясно, это ТОЛЬКО многоуровневая проблема. У меня есть планета, кольца и тень, которые все правильно строят. Тем не менее, тень никогда не будет отображаться перед планетой. Он действует так, как будто планета «блокирует» тень, хотя планета должна находиться под тенью с точки зрения слоистости.
Я перепробовал все, что могу придумать в терминах zorder и перестановки, в каком порядке различные элементы сюжета должны быть нарисованы. Кольца правильно отображаются перед планетой, но тень не будет.
Мой настоящий код очень длинный. Вот соответствующие части:
Настройка графика:
def setup_saturn_plot(ax3, elev, azim, drawz, drawxy,view):
ax3.set_aspect('equal','box')
ax3.view_init(elev=elev, azim=azim)
if(view=="top" or view == "Top" or view == "TOP"):
ax3.dist = 5.5
if(view=="star" or view == "Star" or view == "STAR"):
ax3.dist = 5.0 #4.5 is best value
proj3d.persp_transformation = orthographic_proj
# hide grid and background
ax3.w_xaxis.set_pane_color((1.0, 1.0, 1.0, 1.0))
ax3.w_yaxis.set_pane_color((1.0, 1.0, 1.0, 1.0))
ax3.w_zaxis.set_pane_color((1.0, 1.0, 1.0, 1.0))
ax3.grid(False)
# hide z axis in orthographic top view, xy axes in star view
if (drawz == False):
ax3.w_zaxis.line.set_lw(0.)
ax3.set_zticks([])
if (drawz == True):
ax3.set_zlabel('Z (1000 km)',fontsize=12)
if (drawxy == False):
ax3.w_xaxis.line.set_lw(0.)
ax3.set_xticks([])
ax3.w_yaxis.line.set_lw(0.)
ax3.set_yticks([])
if (drawxy == True):
ax3.set_xlabel('X (1000 km)',fontsize=12)
ax3.set_ylabel('Y (1000 km)',fontsize=12)
Planet:
def draw_saturn(ax3, elev, azim):
# Saturn dimensions
radius = 60268. / 1000.
radius_pole = 54364. / 1000.
# draw Saturn
phi, theta = np.mgrid[0.0:np.pi:100j, 0.0:2.0*np.pi:100j]
x = radius*np.sin(phi)*np.cos(theta)
y = radius*np.sin(phi)*np.sin(theta)
z = radius_pole*np.cos(phi)
line3 = ax3.plot_surface(x, y, z, color="w", edgecolor='b', rstride = 8, cstride=5, shade=False, lw=0.25)
#line3 = ax3.plot_wireframe(x, y, z, color="w", edgecolor='b', rstride = 5, cstride=5, lw=0.25)
ax3.tick_params(labelsize=10)
кольца
def draw_rings(ax3, elev, azim, draw_mode):
# Saturn dimensions
radius = 60268. / 1000.
# Saturn rings
dringmin = 1.110 * radius
dringmax = 1.236 * radius
cringmin = 1.239 * radius
titanringlet = 1.292 * radius
maxwellgap = 1.452 * radius
cringmax = 1.526 * radius
bringmin = 1.526 * radius
bringmax = 1.950 * radius
aringmin = 2.030 * radius
enckegap = 2.214 * radius
keelergap = 2.265 * radius
aringmax = 2.270 * radius
fringmin = 2.320 * radius
gringmin = 2.754 * radius
gringmax = 2.874 * radius
eringmin = 2.987 * radius
eringmax = 7.964 * radius
if (draw_mode == 'back'):
offset = -azim*np.pi/180. - 0.5*np.pi
if (draw_mode == 'front'):
offset = -azim*np.pi/180. + 0.5*np.pi
rad, theta = np.mgrid[dringmin:dringmax:4j, 0.0-offset:1.0*np.pi-offset:100j]
x = rad * np.cos(theta)
y = rad * np.sin(theta)
z = 0. * rad
line1 = ax3.plot_surface(x, y, z, color="w", edgecolor='b', rstride = 8, cstride=25, shade=False, lw=0.25,alpha=0.)
rad, theta = np.mgrid[cringmin:cringmax:4j, 0.0-offset:1.0*np.pi-offset:100j]
x = rad * np.cos(theta)
y = rad * np.sin(theta)
z = 0. * rad
line2 = ax3.plot_surface(x, y, z, color="w", edgecolor='b', rstride = 8, cstride=25, shade=False, lw=0.25,alpha=0.)
rad, theta = np.mgrid[bringmin:bringmax:4j, 0.0-offset:1.0*np.pi-offset:100j]
x = rad * np.cos(theta)
y = rad * np.sin(theta)
z = 0. * rad
line3 = ax3.plot_surface(x, y, z, color="w", edgecolor='b', rstride = 8, cstride=25, shade=False, lw=0.25,alpha=0.)
rad, theta = np.mgrid[aringmin:aringmax:4j, 0.0-offset:1.0*np.pi-offset:100j]
x = rad * np.cos(theta)
y = rad * np.sin(theta)
z = 0. * rad
line4 = ax3.plot_surface(x, y, z, color="w", edgecolor='b', rstride = 8, cstride=25, shade=False, lw=0.25,alpha=0.)
rad, theta = np.mgrid[fringmin:1.005*fringmin:2j, 0.0-offset:1.0*np.pi-offset:100j]
x = rad * np.cos(theta)
y = rad * np.sin(theta)
z = 0. * rad
line7 = ax3.plot_surface(x, y, z, color="w", edgecolor='b', rstride = 8, cstride=25, shade=False, lw=0.1,alpha=0.)
Shadow
def draw_shadowboundary(ax3, sundir):
#azimuthal angle between x direction and direction of sun
alpha = np.arctan2(sundir[1],sundir[0])
#adjustments to keep -pi/2 < alpha < pi/2
alphaadj = 0.*np.pi/180.
if (alpha<0.):
alpha += 2.*np.pi
if ((alpha >= np.pi/2.) & (alpha <= np.pi)):
alpha += np.pi
alphaadj = np.pi
if ((alpha > np.pi) & (alpha <= 3.*np.pi/2.)):
alpha -= np.pi
alphaadj = np.pi
if (alpha>3.*np.pi/2.):
alpha-=2*np.pi
#azimuthal angle between x direction and northern summer -- found using VIMS_2005_14_OMICET and VIMS_2017_053_ALPORI to define eq. of plane of Sun's annual path in chosen coordinate system: -0.193318*x + 0.1963755*y + 0.5471502*z = 0
beta = 44.5505*np.pi/180.
#Saturn's obliquity -- from NASA fact sheet
psi = 26.73*np.pi/180.
#Saturn's oblateness -- from NASA fact sheet
obl = 0.09796
#helpful definitions for optimization
cpsic = np.cos(psi*np.cos(alpha+beta))
spsic = np.sin(psi*np.cos(alpha+beta))
calpha = np.cos(alpha)
salpha = np.sin(alpha)
#Saturn's projected shorter planetary axis as seen by the sun & ring inner edge
req = 60268. / 1000.
b = req*sqrt((1.-obl)*(1.-obl)*cpsic*cpsic + spsic*spsic)
ringstart = 1.239 * req
ringend = 2.270 * req
#shadow boundary of Saturn's rings -- can approximate using a=inf and cancelling terms
a = 9.582*1.496*10.**5
shadowline = lambda x,y : (1/a)*sqrt((req*salpha*(-a+x*calpha*cpsic+y*salpha)*(y*calpha-x*cpsic*salpha)/sqrt((y*calpha-x*cpsic*salpha)**2 + (x*spsic)**2) + calpha*(a*cpsic*(x*calpha*cpsic+y*salpha) + b*x*(a-x*calpha*cpsic-y*salpha)*spsic*spsic/sqrt((y*calpha-x*cpsic*salpha)**2 + (x*spsic)**2)))**2 + (req*calpha*(a-x*calpha*cpsic-y*salpha)*(y*calpha-x*cpsic*salpha)/sqrt((y*calpha-x*cpsic*salpha)**2 + (x*spsic)**2) + salpha*(a*cpsic*(x*calpha*cpsic+y*salpha)+b*x*(a-x*calpha*cpsic-y*salpha)*spsic*spsic/sqrt((y*calpha-x*cpsic*salpha)**2 + (x*spsic)**2)))**2)
#azimuthal radius & antisolar angle for inequalities
radius = lambda x,y : np.sqrt(x**2+y**2)
anti = lambda x,y : abs(np.arctan2(y,x)-(alpha-alphaadj))
#properties of shadow
samples=1200
d = np.linspace(-3*req,3*req,samples)
x,y = np.meshgrid(d,d)
#z = ((radius(x,y)<=shadowline(x,y)) & (ringstart<=radius(x,y)) & (np.pi/2<=anti(x,y)) & (anti(x,y)<=3.*np.pi/2)).astype(int)
z = ((radius(x,y)<=shadowline(x,y)) & (ringstart<=radius(x,y)) & (radius(x,y)<=ringend) & (np.pi/2<=anti(x,y)) & (anti(x,y)<=3.*np.pi/2)).astype(int)
cmap = matplotlib.colors.ListedColormap(["k","k"])
#add shadow to plot
ax3.contourf(x,y,z, [0.5,1.50001], cmap=cmap,alpha=0.5)
Объединить графику:
def plot_results(datafile, plot_names):
plot_names.append("occultation_track_" + starname)
fig2 = plt.figure(figsize=(9,9))
ax3 = fig2.add_subplot(111, projection='3d')
setup_saturn_plot(ax3, phi, theta, False, False, "star")
draw_saturn(ax3, phi, theta)
draw_rings(ax3, phi, theta, 'back')
draw_rings(ax3, phi, theta, 'front')
draw_shadowboundary(ax3,sundir)
ax3.set_xlim([-200, 200])
ax3.set_ylim([-200, 200])
ax3.set_zlim([-200, 200])
Код создает изображение, подобное этому:
Предполагается, что серая тень находится на кольцах перед планетой. Тем не менее, он не будет отображаться перед планетой, так что на самом деле появляется только маленький кусочек тени справа от планеты. Тень отображается правильно во всех сценариях, кроме случаев, когда она должна идти впереди планеты.
Есть какие-нибудь исправления для этого?