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細胞型ジグソーパズル図案生成プログラム

Processingで作成した細胞型のジグソーパズル図案を自動生成するプログラムを公開します。レーザー加工用の切断パスとして使用できます。

Processing 3で数年前に作成したものですが、最新のProcessing 4.3で動作を確認しました。ボロノイ図形をベースにPDFファイル”my_PzlPiece_.pdf”を自動的に新規、あるいは上書きで作成します。生成結果を見てパズル図案として使いたい出力の時にはファイル名を変更してください。細胞の核をイメージした円の中心をボロノイ点として細胞領域を作成します。円は書かない様に設定することもできます。

プログラムの最初の方でパラメータを設定します。

// design constant
final float artboardWidth_mm = 210; //PDF書類の幅をmmで指定します
final float artboardHeight_mm=148; //PDF書類の高さをmmで指定します
final float finishWidth_mm=210; //図案領域の幅をmmで指定します
final float finishHeight_mm=148; //図案領域の高さをmmで指定します
final float FRAME_X_mm=15; //図案領域の中で余白をmmで指定します
final float FRAME_Y_mm=15; //図案領域の中で余白をmmで指定します

final float CellSize_mm=20; //細胞の概略の大きさをmmで指定します
final float minEdgeLength_mm =7; //細胞壁の長さの最小値をmmで指定
final boolean draw_nucleous=true; // true/falseで円を描くかどうか指定
final float NucleusDiam_mm=8; //円の直径
// end design constant

//This program automatically generates cut paths for jigsaw puzzles.
//Koji Ohashi 2024.12.10
//Morioka Japan


import megamu.mesh.*;
import processing.pdf.*;


// design constant
final float artboardWidth_mm = 210;
final float artboardHeight_mm=148;
final float finishWidth_mm=210;
final float finishHeight_mm=148;
final float FRAME_X_mm=15;
final float FRAME_Y_mm=15;

final float CellSize_mm=20;
final float minEdgeLength_mm =7;
final boolean draw_nucleous=true; // true or false
final float NucleusDiam_mm=8;
// end design constant



final float pixConv=72/25.4;
final float artboardWidth=artboardWidth_mm*pixConv;//(mm)
final float artboardHeight=artboardHeight_mm*pixConv;//(mm)
final float finishWidth=finishWidth_mm*pixConv;//(mm)
final float finishHeight=finishHeight_mm*pixConv;//(mm)
final float FRAME_X=FRAME_X_mm*pixConv ;
final float FRAME_Y=FRAME_Y_mm*pixConv ;
final float WIDTH = finishWidth-FRAME_X*2;
final float HEIGHT = finishHeight-FRAME_Y*2;

int voronoiCells = 150;
final float diskRadius=CellSize_mm*pixConv;
final float NucleusDiam=NucleusDiam_mm*pixConv;
final float minEdgeLength =minEdgeLength_mm*pixConv;
final float tightness=0.7;



final float strokeWidth = 0.313;//( 0.25pt ==> 0.313pxcel)

float[][] nucleus = new float[voronoiCells][2];
MPolygon[] Poly, mPoly;

float cross_x, cross_y;
int[] corner= new int[4];
float[][] cpos = {{0, 0},{WIDTH, 0},{0, HEIGHT},{WIDTH, HEIGHT}};

float[][] edgeInfo;

int all_edge;
float xs,xl,ys,yl;


void settings(){
  int docWidth=(int)artboardWidth;
  int docHeight=(int)artboardHeight;
  println("docWidth: ",docWidth,"docHeight: ",docHeight);
  size(docWidth,docHeight);

  //loadNucleus();  //set nucleus( x, y)
  
  diskNucleusPutRemove(diskRadius);
  saveNucleus();
}

void setup(){
  
  beginRecord(PDF, "my_PzlPiece_.pdf");
  background(255,255,255);
  noFill();
  strokeWeight(strokeWidth);
  //stroke(0, 0, 0);//Black
  stroke(255, 0, 0);//Red
  noLoop();  // Run once and stop
  
}

void draw(){
  translate((artboardWidth-finishWidth)/2,(artboardHeight-finishHeight)/2);
  translate(FRAME_X,FRAME_Y);
  Voronoi volonoiPiece = new Voronoi(nucleus);
  Poly = volonoiPiece.getRegions();
  mPoly=new MPolygon[Poly.length];
  
  findCornerCell(); // Cell number of corner(4) --> corner[i]
  trimOutside();
  addCorners();
  
  edgeInfoArray();// before edge deletion
  deleteShortEdge();// edge deletion
  
  edgeInfoArray();// after edge deletion
  DrawFinalSetup1();
  DrawFinalSetup2();
  DrawFinal(tightness);
  if(draw_nucleous){
    drawNucleus(NucleusDiam);
  }
  //translate(-FRAME_X,-FRAME_Y);
  //translate(-(artboardWidth-finishWidth)/2,-(artboardHeight-finishHeight)/2);
  //stroke(255, 0, 0);
  //antiBend();
  
  //stroke(0, 0, 255);
  //finish();
  endRecord();
}

//   ---------------function----------------------

void antiBend(){
  int lineCount=20;
  float pitch=finishHeight/(lineCount+1);
  float x0=0;
  float x1=finishWidth-FRAME_X;
  for(int i=0;i<lineCount;i++){
    line(x0+2.5*pixConv,pitch*(i+1),x0+7.5*pixConv,pitch*(i+1));
  }
  for(int i=0;i<lineCount;i++){
    line(x1+2.5*pixConv,pitch*(i+1),x1+7.5*pixConv,pitch*(i+1));
  }
}

void drawFrame(){
  line(0,0,WIDTH,0);
  line(WIDTH,0,WIDTH,HEIGHT);
  line(WIDTH,HEIGHT,0,HEIGHT);
  line(0,HEIGHT,0,0);
}

void finish(){
  line(0,0,finishWidth,0);
  line(finishWidth,0,finishWidth,finishHeight);
  line(finishWidth,finishHeight,0,finishHeight);
  line(0,finishHeight,0,0);
}

void diskNucleusPutRemove(float r){
  boolean[] remove = new boolean [voronoiCells];
  float [][] rnd_point =new float [voronoiCells][2];
  float [][] scattered =new float [voronoiCells][2];
  for(int i=0;i<voronoiCells;i++){
    rnd_point[i][0] = random(r/2, WIDTH-r/2);
    rnd_point[i][1] = random(r/2, HEIGHT-r/2);
    remove[i]=false;
  }
  for(int i=0;i<voronoiCells;i++){
    for(int j=0;j<voronoiCells;j++){
      if((i!=j)&&(remove[i]!=true)&&(remove[i]!=true)){
        float dist=sqrt(sq(rnd_point[j][0]-rnd_point[i][0])+sq(rnd_point[j][1]-rnd_point[i][1]));
        if(dist<r){
          remove[j]=true;
        }
      }
    }
  }
  int tempCells=0;
  for(int i=0;i<voronoiCells;i++){
    if(remove[i]!=true){
      scattered[tempCells][0]=rnd_point[i][0];scattered[tempCells][1]=rnd_point[i][1];
      tempCells++;
    }
  }
  voronoiCells=tempCells;
  nucleus = new float[voronoiCells][2];
  for(int i=0;i<voronoiCells;i++){
    nucleus[i][0]=scattered[i][0];nucleus[i][1]=scattered[i][1];
  }
  println("voronoiCells: ",voronoiCells);
}



void DrawFinalSetup1(){
  int edge_index=0;
  int neighbor;
  for(int cell=0;cell<voronoiCells;cell++){
    int n=mPoly[cell].count();
    for(int i=0;i<n;i++){
      if((edgeInfo[edge_index][6]!=-1)&&(edgeInfo[edge_index][9]==-1)){
        neighbor=(int)edgeInfo[edge_index][8];
        if(random(0,1)>=0.5){
          edgeInfo[edge_index][9]=1;
          edgeInfo[neighbor][9]=0;
        } else{
          edgeInfo[edge_index][9]=0;
          edgeInfo[neighbor][9]=1;
        }
      }
      edge_index++;
    }
  }
}

void DrawFinalSetup2(){
  for(int edge_index=0;edge_index<all_edge;edge_index++){
    if(edgeInfo[edge_index][6]==-1){
      edgeInfo[edge_index][9]=0;
    }
    //print(edge_index,", ",edgeInfo[edge_index][0],", ",edgeInfo[edge_index][1],", ",edgeInfo[edge_index][2],", ",edgeInfo[edge_index][3],", ");
    //println(edgeInfo[edge_index][4],", ",edgeInfo[edge_index][5],", ",edgeInfo[edge_index][6],", ",edgeInfo[edge_index][7],", ",edgeInfo[edge_index][8],", ",edgeInfo[edge_index][9]);
  }
}

void DrawFinal(float t){
  curveTightness(t);
  int edge_index=0;
  for(int cell=0;cell<voronoiCells;cell++){
    float[][] AXY = mPoly[cell].getCoords();
    int n=mPoly[cell].count();
    for(int i=0;i<n;i++){
      if(edgeInfo[edge_index][9]==1){
        curve(AXY[(i-1+n)%n][0],AXY[(i-1+n)%n][1],AXY[i][0],AXY[i][1],AXY[(i+1)%n][0],AXY[(i+1)%n][1],AXY[(i+2)%n][0],AXY[(i+2)%n][1]);
      }
      edge_index++;
      //ellipse(AXY[i][0],AXY[i][1], 10, 10);//draw edge points
    }
  }
  drawFrame();
}




void edgeInfoArray(){
  all_edge=0;
  for(int i=0;i<voronoiCells;i++){
    int count=mPoly[i].count();
    all_edge=all_edge + count;
  }
  edgeInfo=new float [all_edge][12];
  //println("all_edge: ",all_edge);
  int edge_index=0;
  for(int i=0;i<voronoiCells;i++){
    float[][] AXY = mPoly[i].getCoords();
    int count=mPoly[i].count();
    for(int j=0;j<count;j++){
      edgeInfo[edge_index][0]=AXY[j][0]; edgeInfo[edge_index][1]=AXY[j][1];
      edgeInfo[edge_index][2]=AXY[(j+1)%count][0]; edgeInfo[edge_index][3]=AXY[(j+1)%count][1];
      edgeInfo[edge_index][4]=i;edgeInfo[edge_index][5]=j;
      edgeInfo[edge_index][6]=-1;edgeInfo[edge_index][7]=-1;//
      edgeInfo[edge_index][8]=-1;edgeInfo[edge_index][9]=-1;
      edgeInfo[edge_index][10]= sqrt(sq(AXY[(j+1)%count][0]-AXY[j][0])+sq(AXY[(j+1)%count][1]-AXY[j][1]));
      edgeInfo[edge_index][11]=-1;
      if(edgeInfo[edge_index][10]<minEdgeLength){
        int pos=judgePos(AXY[j][0], AXY[j][1])+judgePos(AXY[(j+1)%count][0], AXY[(j+1)%count][1]);
        if(pos==4){edgeInfo[edge_index][11]=2;}
        if(pos==3){edgeInfo[edge_index][11]=1;}
        if(pos==2){edgeInfo[edge_index][11]=0;}
      }
      edge_index++;
    }
  }
  float x0,y0,x1,y1,x2,y2,x3,y3;
  for(int i=0;i<all_edge;i++){
    x0=edgeInfo[i][0]; y0=edgeInfo[i][1];
    x1=edgeInfo[i][2]; y1=edgeInfo[i][3];
    for(int j=0;j<all_edge;j++){
      if(i!=j){
        x2=edgeInfo[j][0]; y2=edgeInfo[j][1];
        x3=edgeInfo[j][2]; y3=edgeInfo[j][3];
        if(((((abs(x0-x2)<1)&&(abs(y0-y2)<1))&&(abs(x1-x3)<1)&&(abs(y1-y3)<1))||(((abs(x0-x3)<1)&&(abs(y0-y3)<1))&&(abs(x1-x2)<1)&&(abs(y1-y2)<1)))){
          edgeInfo[i][6]=edgeInfo[j][4];edgeInfo[i][7]=edgeInfo[j][5];
          edgeInfo[i][8]=j;
        }
      }
    }
    //print(i,", ",edgeInfo[i][0],", ",edgeInfo[i][1],", ",edgeInfo[i][2],", ",edgeInfo[i][3],", ");
    //print(edgeInfo[i][4],", ",edgeInfo[i][5],", ",edgeInfo[i][6],", ",edgeInfo[i][7]);
    //println(", ",edgeInfo[i][8],", ",edgeInfo[i][9],", ",edgeInfo[i][10],", ",edgeInfo[i][11]);
  }
}
/*
0:x0, 1:y0, 2:x1, 3:y1, 4:this cell, 5:edge Num, 6:neibor cell, 7:edge Num, 8:row, 9:draw/not draw, 10:edge length, 11:edge position
*/


void deleteShortEdge(){
  for(int i=0;i<all_edge;i++){
    if(edgeInfo[i][11]>=0){
      int sameEdge = (int)edgeInfo[i][8];
      if(sameEdge>=0){
        edgeInfo[sameEdge][11]=-1;
      }
    }
    if(edgeInfo[i][11]==0){
      changeCellPoint(edgeInfo[i][0],edgeInfo[i][1],edgeInfo[i][2],edgeInfo[i][3]);
    }
    if(edgeInfo[i][11]==1){
      if(judgePos(edgeInfo[i][0], edgeInfo[i][1])!=2){
        changeCellPoint(edgeInfo[i][0],edgeInfo[i][1],edgeInfo[i][2],edgeInfo[i][3]);
      } else{
        changeCellPoint(edgeInfo[i][2],edgeInfo[i][3],edgeInfo[i][0],edgeInfo[i][1]);
      }
    }
    if(edgeInfo[i][11]==2){
      changeCellPoint(edgeInfo[i][0],edgeInfo[i][1],edgeInfo[i][2],edgeInfo[i][3]);
    }
  }
}


void changeCellPoint(float delPx,float delPy,float repPx,float repPy){
  for(int i=0;i<voronoiCells;i++){
    float[][] AXY = mPoly[i].getCoords();
    int delP=-1;
    int repP=-1;
    int count=-1;
    for(int j=0;j<mPoly[i].count();j++){
      if((AXY[j][0]==delPx) && (AXY[j][1]==delPy)){
        delP=j;
      }
      if((AXY[j][0]==repPx) && (AXY[j][1]==repPy)){
        repP=j;
      }
    }
    if(delP>=0 && repP==-1){
      count=mPoly[i].count();
      AXY[delP][0]=repPx; AXY[delP][1]=repPy;
    }
    if(delP>=0 && repP>=0){
      count=mPoly[i].count()-1;
      for(int j=delP;j<count;j++){
        AXY[j][0]=AXY[j+1][0]; AXY[j][1]=AXY[j+1][1];
      }
    }
    if (count>0){
      mPoly[i]=new MPolygon(count);
      for(int j=0;j<count;j++){
        mPoly[i].add(AXY[j][0],AXY[j][1]);
      }
    }
  }
}


void addCorners(){
  for(int i=0;i<4;i++){
    int ins_pos=-1;
    int cn=corner[i];
    float[][] AXY = mPoly[cn].getCoords();
    int points=mPoly[cn].count();
    // find corner point
    for(int j=0;j<points;j++){
      if(judgePos(AXY[j][0],AXY[j][1])==2 && judgePos(AXY[(j+1)%points][0],AXY[(j+1)%points][1])==2){
        ins_pos=j;
      }
    }
    int newCount=points+1;
    mPoly[cn]=new MPolygon(newCount);
    for(int j=0;j<newCount-1;j++){
      if(j==ins_pos){
        mPoly[cn].add(AXY[j][0],AXY[j][1]);
        mPoly[cn].add(cpos[i][0],cpos[i][1]);
      }
      else{
        mPoly[cn].add(AXY[j][0],AXY[j][1]);
      }
    }
  }
}


void trimOutside(){
  for(int i=0;i<Poly.length;i++){
    float[][] AXY = Poly[i].getCoords();
    int count=Poly[i].count();
    float[][] temp_AXY =new float[count+1][2];//+1 means : cross 2 points when single point outside 
    int mp_count=0;
    for(int j=0;j<count; j++){
      //if(i==5){println("5: x=",AXY[j][0],", y=",AXY[j][1]);}
      if(judgePos(AXY[j][0],AXY[j][1])>0){
        temp_AXY[mp_count][0]=AXY[j][0];temp_AXY[mp_count][1]=AXY[j][1];
        mp_count=mp_count+1;
      }
      //if(i==5){println("5: mp_count= ",mp_count);}
      if(checkCross( AXY[j][0],AXY[j][1],AXY[(j+1)%count][0],AXY[(j+1)%count][1] )){
        temp_AXY[mp_count][0]=cross_x;temp_AXY[mp_count][1]=cross_y;
        mp_count=mp_count+1;
      }
    }
    mPoly[i]=new MPolygon(mp_count);
    for(int j=0;j<mp_count;j++){
      mPoly[i].add(temp_AXY[j][0],temp_AXY[j][1]);
    }
  }
}

void drawNucleus(float r){
  //fill(255,0,0);
  //stroke(255,0,0);
  for(int i=0;i<voronoiCells;i++){
    ellipse(nucleus[i][0], nucleus[i][1], r, r);
  }
}


void findCornerCell(){
  for(int i=0;i<4;i++){
    corner[i]=closestCell(cpos[i][0], cpos[i][1]);
  }
}


int closestCell(float x, float y){
  float closestDist=10000000;
  int closestPoint=-1;
  for(int i=0;i<voronoiCells; i++){
    float dist=sqrt((nucleus[i][0]-x)*(nucleus[i][0]-x)+(nucleus[i][1]-y)*(nucleus[i][1]-y));
    if(dist<closestDist){
      closestDist=dist;
      closestPoint=i;
    }
  }
  return closestPoint;
}


boolean checkCross(float x0,float y0,float x1,float y1){
  float xs,xl,ys,yl,cr;
  if((judgePos(x0, y0)>0) == (judgePos(x1, y1)>0)){
    return false;}
  if((judgePos(x0, y0)==2) || (judgePos(x1, y1)==2)){
    return false;}
  
  if (x0>x1){xs=x1;xl=x0;
  } else{xs=x0;xl=x1;}
  if (y0>y1){ys=y1;yl=y0;
  } else{ys=y0;yl=y1;}
  
  float a=(y1-y0)/(x1-x0);
  cr=(-y0)/a+x0;
  if(cr>=xs && cr<= xl && cr>=0 && cr<=WIDTH){
    cross_x=cr; cross_y=0.0; return true;
  }
  cr=(HEIGHT-y0)/a+x0;
  if(cr>=xs && cr<= xl && cr>=0 && cr<=WIDTH){
    cross_x=cr; cross_y=HEIGHT; return true;
  }
  cr=(-x0)*a+y0;
  if(cr>=ys && cr<= yl && cr>=0 && cr<=HEIGHT){
    cross_x=0.0; cross_y=cr; return true;
  }
  cr=(WIDTH-x0)*a+y0;
  if(cr>=ys && cr<= yl && cr>=0 && cr<=HEIGHT){
    cross_x=WIDTH; cross_y=cr; return true;
  }
  //println("cross_error");
  return false;
}

int judgePos(float x, float y){
  int judge=-1;
  if(x>=0 && x<=WIDTH && y>=0 && y<=HEIGHT){
    judge=1;
    if(x==0 || x==WIDTH || y==0 || y==HEIGHT){
      judge=2;
    }
  }
  return judge;
}

void loadNucleus(){
  String[] lines;
  lines = loadStrings("Nucleus.txt");
  for (int row = 0; row < lines.length; row++){
    String[] pieces = split(lines[row], '\t');
    nucleus[row][0]=float(pieces[0]);
    nucleus[row][1]=float(pieces[1]);
  }
}

void saveNucleus(){
  String[] lines=new String[voronoiCells];
  for (int row = 0; row < voronoiCells; row++){
    lines[row]=str(nucleus[row][0])+'\t'+str(nucleus[row][1]);
  }
  saveStrings("Nucleus.txt",lines);
}

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//This program automatically generates cut paths for jigsaw puzzles.

//Koji Ohashi 2024.12.10

//Morioka Japan

import megamu.mesh.*;

import processing.pdf.*;

// design constant

final float artboardWidth_mm = 210;

final float artboardHeight_mm=148;

final float finishWidth_mm=210;

final float finishHeight_mm=148;

final float FRAME_X_mm=15;

final float FRAME_Y_mm=15;

final float CellSize_mm=20;

final float minEdgeLength_mm =7;

final boolean draw_nucleous=true; // true or false

final float NucleusDiam_mm=8;

// end design constant

final float pixConv=72/25.4;

final float artboardWidth=artboardWidth_mm*pixConv;//(mm)

final float artboardHeight=artboardHeight_mm*pixConv;//(mm)

final float finishWidth=finishWidth_mm*pixConv;//(mm)

final float finishHeight=finishHeight_mm*pixConv;//(mm)

final float FRAME_X=FRAME_X_mm*pixConv ;

final float FRAME_Y=FRAME_Y_mm*pixConv ;

final float WIDTH = finishWidth-FRAME_X*2;

final float HEIGHT = finishHeight-FRAME_Y*2;

int voronoiCells = 150;

final float diskRadius=CellSize_mm*pixConv;

final float NucleusDiam=NucleusDiam_mm*pixConv;

final float minEdgeLength =minEdgeLength_mm*pixConv;

final float tightness=0.7;

final float strokeWidth = 0.313;//( 0.25pt ==> 0.313pxcel)

float[][] nucleus = new float[voronoiCells][2];

MPolygon[] Poly, mPoly;

float cross_x, cross_y;

int[] corner= new int[4];

float[][] cpos = {{0, 0},{WIDTH, 0},{0, HEIGHT},{WIDTH, HEIGHT}};

float[][] edgeInfo;

int all_edge;

float xs,xl,ys,yl;

void settings(){

int docWidth=(int)artboardWidth;

int docHeight=(int)artboardHeight;

println("docWidth: ",docWidth,"docHeight: ",docHeight);

size(docWidth,docHeight);

//loadNucleus(); //set nucleus( x, y)

diskNucleusPutRemove(diskRadius);

saveNucleus();

}

void setup(){

beginRecord(PDF, "my_PzlPiece_.pdf");

background(255,255,255);

noFill();

strokeWeight(strokeWidth);

//stroke(0, 0, 0);//Black

stroke(255, 0, 0);//Red

noLoop(); // Run once and stop

}

void draw(){

translate((artboardWidth-finishWidth)/2,(artboardHeight-finishHeight)/2);

translate(FRAME_X,FRAME_Y);

Voronoi volonoiPiece = new Voronoi(nucleus);

Poly = volonoiPiece.getRegions();

mPoly=new MPolygon[Poly.length];

findCornerCell(); // Cell number of corner(4) --> corner[i]

trimOutside();

addCorners();

edgeInfoArray();// before edge deletion

deleteShortEdge();// edge deletion

edgeInfoArray();// after edge deletion

DrawFinalSetup1();

DrawFinalSetup2();

DrawFinal(tightness);

if(draw_nucleous){

drawNucleus(NucleusDiam);

}

//translate(-FRAME_X,-FRAME_Y);

//translate(-(artboardWidth-finishWidth)/2,-(artboardHeight-finishHeight)/2);

//stroke(255, 0, 0);

//antiBend();

//stroke(0, 0, 255);

//finish();

endRecord();

}

// ---------------function----------------------

void antiBend(){

int lineCount=20;

float pitch=finishHeight/(lineCount+1);

float x0=0;

float x1=finishWidth-FRAME_X;

for(int i=0;i<lineCount;i++){

line(x0+2.5*pixConv,pitch*(i+1),x0+7.5*pixConv,pitch*(i+1));

}

for(int i=0;i<lineCount;i++){

line(x1+2.5*pixConv,pitch*(i+1),x1+7.5*pixConv,pitch*(i+1));

}

void drawFrame(){

line(0,0,WIDTH,0);

line(WIDTH,0,WIDTH,HEIGHT);

line(WIDTH,HEIGHT,0,HEIGHT);

line(0,HEIGHT,0,0);

}

void finish(){

line(0,0,finishWidth,0);

line(finishWidth,0,finishWidth,finishHeight);

line(finishWidth,finishHeight,0,finishHeight);

line(0,finishHeight,0,0);

}

void diskNucleusPutRemove(float r){

boolean[] remove = new boolean [voronoiCells];

float [][] rnd_point =new float [voronoiCells][2];

float [][] scattered =new float [voronoiCells][2];

for(int i=0;i<voronoiCells;i++){

rnd_point[i][0] = random(r/2, WIDTH-r/2);

rnd_point[i][1] = random(r/2, HEIGHT-r/2);

remove[i]=false;

}

for(int i=0;i<voronoiCells;i++){

for(int j=0;j<voronoiCells;j++){

if((i!=j)&&(remove[i]!=true)&&(remove[i]!=true)){

float dist=sqrt(sq(rnd_point[j][0]-rnd_point[i][0])+sq(rnd_point[j][1]-rnd_point[i][1]));

if(dist<r){

remove[j]=true;

}

int tempCells=0;

for(int i=0;i<voronoiCells;i++){

if(remove[i]!=true){

scattered[tempCells][0]=rnd_point[i][0];scattered[tempCells][1]=rnd_point[i][1];

tempCells++;

}

voronoiCells=tempCells;

nucleus = new float[voronoiCells][2];

for(int i=0;i<voronoiCells;i++){

nucleus[i][0]=scattered[i][0];nucleus[i][1]=scattered[i][1];

}

println("voronoiCells: ",voronoiCells);

}

void DrawFinalSetup1(){

int edge_index=0;

int neighbor;

for(int cell=0;cell<voronoiCells;cell++){

int n=mPoly[cell].count();

for(int i=0;i<n;i++){

if((edgeInfo[edge_index][6]!=-1)&&(edgeInfo[edge_index][9]==-1)){

neighbor=(int)edgeInfo[edge_index][8];

if(random(0,1)>=0.5){

edgeInfo[edge_index][9]=1;

edgeInfo[neighbor][9]=0;

} else{

edgeInfo[edge_index][9]=0;

edgeInfo[neighbor][9]=1;

}

edge_index++;

}

void DrawFinalSetup2(){

for(int edge_index=0;edge_index<all_edge;edge_index++){

if(edgeInfo[edge_index][6]==-1){

edgeInfo[edge_index][9]=0;

}

//print(edge_index,", ",edgeInfo[edge_index][0],", ",edgeInfo[edge_index][1],", ",edgeInfo[edge_index][2],", ",edgeInfo[edge_index][3],", ");

//println(edgeInfo[edge_index][4],", ",edgeInfo[edge_index][5],", ",edgeInfo[edge_index][6],", ",edgeInfo[edge_index][7],", ",edgeInfo[edge_index][8],", ",edgeInfo[edge_index][9]);

}

void DrawFinal(float t){

curveTightness(t);

int edge_index=0;

for(int cell=0;cell<voronoiCells;cell++){

float[][] AXY = mPoly[cell].getCoords();

int n=mPoly[cell].count();

for(int i=0;i<n;i++){

if(edgeInfo[edge_index][9]==1){

curve(AXY[(i-1+n)%n][0],AXY[(i-1+n)%n][1],AXY[i][0],AXY[i][1],AXY[(i+1)%n][0],AXY[(i+1)%n][1],AXY[(i+2)%n][0],AXY[(i+2)%n][1]);

}

edge_index++;

//ellipse(AXY[i][0],AXY[i][1], 10, 10);//draw edge points

}

drawFrame();

}

void edgeInfoArray(){

all_edge=0;

for(int i=0;i<voronoiCells;i++){

int count=mPoly[i].count();

all_edge=all_edge + count;

}

edgeInfo=new float [all_edge][12];

//println("all_edge: ",all_edge);

int edge_index=0;

for(int i=0;i<voronoiCells;i++){

float[][] AXY = mPoly[i].getCoords();

int count=mPoly[i].count();

for(int j=0;j<count;j++){

edgeInfo[edge_index][0]=AXY[j][0]; edgeInfo[edge_index][1]=AXY[j][1];

edgeInfo[edge_index][2]=AXY[(j+1)%count][0]; edgeInfo[edge_index][3]=AXY[(j+1)%count][1];

edgeInfo[edge_index][4]=i;edgeInfo[edge_index][5]=j;

edgeInfo[edge_index][6]=-1;edgeInfo[edge_index][7]=-1;//

edgeInfo[edge_index][8]=-1;edgeInfo[edge_index][9]=-1;

edgeInfo[edge_index][10]= sqrt(sq(AXY[(j+1)%count][0]-AXY[j][0])+sq(AXY[(j+1)%count][1]-AXY[j][1]));

edgeInfo[edge_index][11]=-1;

if(edgeInfo[edge_index][10]<minEdgeLength){

int pos=judgePos(AXY[j][0], AXY[j][1])+judgePos(AXY[(j+1)%count][0], AXY[(j+1)%count][1]);

if(pos==4){edgeInfo[edge_index][11]=2;}

if(pos==3){edgeInfo[edge_index][11]=1;}

if(pos==2){edgeInfo[edge_index][11]=0;}

}

edge_index++;

}

float x0,y0,x1,y1,x2,y2,x3,y3;

for(int i=0;i<all_edge;i++){

x0=edgeInfo[i][0]; y0=edgeInfo[i][1];

x1=edgeInfo[i][2]; y1=edgeInfo[i][3];

for(int j=0;j<all_edge;j++){

if(i!=j){

x2=edgeInfo[j][0]; y2=edgeInfo[j][1];

x3=edgeInfo[j][2]; y3=edgeInfo[j][3];

if(((((abs(x0-x2)<1)&&(abs(y0-y2)<1))&&(abs(x1-x3)<1)&&(abs(y1-y3)<1))||(((abs(x0-x3)<1)&&(abs(y0-y3)<1))&&(abs(x1-x2)<1)&&(abs(y1-y2)<1)))){

edgeInfo[i][6]=edgeInfo[j][4];edgeInfo[i][7]=edgeInfo[j][5];

edgeInfo[i][8]=j;

}

//print(i,", ",edgeInfo[i][0],", ",edgeInfo[i][1],", ",edgeInfo[i][2],", ",edgeInfo[i][3],", ");

//print(edgeInfo[i][4],", ",edgeInfo[i][5],", ",edgeInfo[i][6],", ",edgeInfo[i][7]);

//println(", ",edgeInfo[i][8],", ",edgeInfo[i][9],", ",edgeInfo[i][10],", ",edgeInfo[i][11]);

}

0:x0, 1:y0, 2:x1, 3:y1, 4:this cell, 5:edge Num, 6:neibor cell, 7:edge Num, 8:row, 9:draw/not draw, 10:edge length, 11:edge position

void deleteShortEdge(){

for(int i=0;i<all_edge;i++){

if(edgeInfo[i][11]>=0){

int sameEdge = (int)edgeInfo[i][8];

if(sameEdge>=0){

edgeInfo[sameEdge][11]=-1;

}

if(edgeInfo[i][11]==0){

changeCellPoint(edgeInfo[i][0],edgeInfo[i][1],edgeInfo[i][2],edgeInfo[i][3]);

}

if(edgeInfo[i][11]==1){

if(judgePos(edgeInfo[i][0], edgeInfo[i][1])!=2){

changeCellPoint(edgeInfo[i][0],edgeInfo[i][1],edgeInfo[i][2],edgeInfo[i][3]);

} else{

changeCellPoint(edgeInfo[i][2],edgeInfo[i][3],edgeInfo[i][0],edgeInfo[i][1]);

}

if(edgeInfo[i][11]==2){

changeCellPoint(edgeInfo[i][0],edgeInfo[i][1],edgeInfo[i][2],edgeInfo[i][3]);

}

void changeCellPoint(float delPx,float delPy,float repPx,float repPy){

for(int i=0;i<voronoiCells;i++){

float[][] AXY = mPoly[i].getCoords();

int delP=-1;

int repP=-1;

int count=-1;

for(int j=0;j<mPoly[i].count();j++){

if((AXY[j][0]==delPx) && (AXY[j][1]==delPy)){

delP=j;

}

if((AXY[j][0]==repPx) && (AXY[j][1]==repPy)){

repP=j;

}

if(delP>=0 && repP==-1){

count=mPoly[i].count();

AXY[delP][0]=repPx; AXY[delP][1]=repPy;

}

if(delP>=0 && repP>=0){

count=mPoly[i].count()-1;

for(int j=delP;j<count;j++){

AXY[j][0]=AXY[j+1][0]; AXY[j][1]=AXY[j+1][1];

}

if (count>0){

mPoly[i]=new MPolygon(count);

for(int j=0;j<count;j++){

mPoly[i].add(AXY[j][0],AXY[j][1]);

}

void addCorners(){

for(int i=0;i<4;i++){

int ins_pos=-1;

int cn=corner[i];

float[][] AXY = mPoly[cn].getCoords();

int points=mPoly[cn].count();

// find corner point

for(int j=0;j<points;j++){

if(judgePos(AXY[j][0],AXY[j][1])==2 && judgePos(AXY[(j+1)%points][0],AXY[(j+1)%points][1])==2){

ins_pos=j;

}

int newCount=points+1;

mPoly[cn]=new MPolygon(newCount);

for(int j=0;j<newCount-1;j++){

if(j==ins_pos){

mPoly[cn].add(AXY[j][0],AXY[j][1]);

mPoly[cn].add(cpos[i][0],cpos[i][1]);

}

else{

mPoly[cn].add(AXY[j][0],AXY[j][1]);

}

void trimOutside(){

for(int i=0;i<Poly.length;i++){

float[][] AXY = Poly[i].getCoords();

int count=Poly[i].count();

float[][] temp_AXY =new float[count+1][2];//+1 means : cross 2 points when single point outside

int mp_count=0;

for(int j=0;j<count; j++){

//if(i==5){println("5: x=",AXY[j][0],", y=",AXY[j][1]);}

if(judgePos(AXY[j][0],AXY[j][1])>0){

temp_AXY[mp_count][0]=AXY[j][0];temp_AXY[mp_count][1]=AXY[j][1];

mp_count=mp_count+1;

}

//if(i==5){println("5: mp_count= ",mp_count);}

if(checkCross( AXY[j][0],AXY[j][1],AXY[(j+1)%count][0],AXY[(j+1)%count][1] )){

temp_AXY[mp_count][0]=cross_x;temp_AXY[mp_count][1]=cross_y;

mp_count=mp_count+1;

}

mPoly[i]=new MPolygon(mp_count);

for(int j=0;j<mp_count;j++){

mPoly[i].add(temp_AXY[j][0],temp_AXY[j][1]);

}

void drawNucleus(float r){

//fill(255,0,0);

//stroke(255,0,0);

for(int i=0;i<voronoiCells;i++){

ellipse(nucleus[i][0], nucleus[i][1], r, r);

}

void findCornerCell(){

for(int i=0;i<4;i++){

corner[i]=closestCell(cpos[i][0], cpos[i][1]);

}

int closestCell(float x, float y){

float closestDist=10000000;

int closestPoint=-1;

for(int i=0;i<voronoiCells; i++){

float dist=sqrt((nucleus[i][0]-x)*(nucleus[i][0]-x)+(nucleus[i][1]-y)*(nucleus[i][1]-y));

if(dist<closestDist){

closestDist=dist;

closestPoint=i;

}

return closestPoint;

}

boolean checkCross(float x0,float y0,float x1,float y1){

float xs,xl,ys,yl,cr;

if((judgePos(x0, y0)>0) == (judgePos(x1, y1)>0)){

return false;}

if((judgePos(x0, y0)==2) || (judgePos(x1, y1)==2)){

return false;}

if (x0>x1){xs=x1;xl=x0;

} else{xs=x0;xl=x1;}

if (y0>y1){ys=y1;yl=y0;

} else{ys=y0;yl=y1;}

float a=(y1-y0)/(x1-x0);

cr=(-y0)/a+x0;

if(cr>=xs && cr<= xl && cr>=0 && cr<=WIDTH){

cross_x=cr; cross_y=0.0; return true;

}

cr=(HEIGHT-y0)/a+x0;

if(cr>=xs && cr<= xl && cr>=0 && cr<=WIDTH){

cross_x=cr; cross_y=HEIGHT; return true;

}

cr=(-x0)*a+y0;

if(cr>=ys && cr<= yl && cr>=0 && cr<=HEIGHT){

cross_x=0.0; cross_y=cr; return true;

}

cr=(WIDTH-x0)*a+y0;

if(cr>=ys && cr<= yl && cr>=0 && cr<=HEIGHT){

cross_x=WIDTH; cross_y=cr; return true;

}

//println("cross_error");

return false;

}

int judgePos(float x, float y){

int judge=-1;

if(x>=0 && x<=WIDTH && y>=0 && y<=HEIGHT){

judge=1;

if(x==0 || x==WIDTH || y==0 || y==HEIGHT){

judge=2;

}

return judge;

}

void loadNucleus(){

String[] lines;

lines = loadStrings("Nucleus.txt");

for (int row = 0; row < lines.length; row++){

String[] pieces = split(lines[row], '\t');

nucleus[row][0]=float(pieces[0]);

nucleus[row][1]=float(pieces[1]);

}

void saveNucleus(){

String[] lines=new String[voronoiCells];

for (int row = 0; row < voronoiCells; row++){

lines[row]=str(nucleus[row][0])+'\t'+str(nucleus[row][1]);

}

saveStrings("Nucleus.txt",lines);

}

ESP32のMiroPythonと4×4シリアルLEDで焚き火ランプ（リメイク）

2022年の夏から2023年の春にかけて「ハンドクラフトの素材としての電子工作 “超” 入門」講習会を企画実施していました。木工などのクラフトを簡単にテーブルランプにできる照明ユニットを作る講習会ですが、このブログにはまったく記録に残していませんでした。今回はMicroPythonを使ってリメイクすることにしました。

照明ユニットは下の写真のケースにESP32 MH-ET Live Mini Kitに4×4シリアルフルカラーLEDをつけてユニットを作ります。

木工などのクラフトの下に置くと簡単にテーブルランプにできます。Arduino IDEで書いたプログラムで、写真は焚き火をモチーフにしたものですが、WiFiアクセスポイントからカラーセットを変更する機能もついていました。

今回はWaveshare RP2040-Zeroと8x8LEDで作ったプログラムをベースにリメイクすることにしました。MicroPythonでESP32を使うときにはThonny IDEを使ってESP32用のMicroPythonをインストールします。特に難しいこともなく終了しますが、ESP32用のneopixelライブラリはMicroPythonファームウェアに含まれているのでそれを使います。PicoやWaveshare RP2040-Zeroで使っているライブラリとは違うので、関数名NeopixelをNeoPixelに変更したり、Brightnessの機能を自分で作らないといけません。

また、4×4マトリクスは０行目は右、1行目は左、2行目は右、3行目は左とジグザグなLED番号なので変更しました。

パーリンノイズはMicroPython用のライブラリ “perlin.py” が公開されています。このライブラリをダウンロードしてマイコンのメモリに保存します。

# For ESP32 MicroPython
# Koji Ohashi 20241122
# perlin lib:https://github.com/sjaak31367/micropython_perlin
import perlin
from neopixel import NeoPixel
import time, machine
numpix = 16
led_pin = 16
led = NeoPixel(machine.Pin(led_pin), numpix)


def led_xy_to_count(x, y):
    if (y % 2 == 0):
        count = (y * 4) + x
    else:
        count = (y * 4) + (3 - x)
    return count


def in_range(x):
    if x < 0:
        x = 0
    elif x > 255:
        x = 255
    return(x)

def heatmap(n, brightness): #n 0-255 brightness 0 to 1.0
    red = int(in_range(3 * n) * brightness)
    green = int(in_range(3 * (n - 85)) * brightness)
    blue = int(in_range(3 * (n - 170)) * brightness)
    return((red, green, blue))

def heat_tuple(brightness):
    palette = []    
    for i in range (256):
        palette.append(heatmap(i, brightness))
    heat_color = tuple(palette)
    del palette
    return(heat_color)

def generate_intensity(): #generate intensity coefficients between 0.55-1.0
    y,z,octave = 0.5, 0.7 ,3 #default value
    for i in range (100):
        x = i
        intensity[i] = perlin.octave_perlin(x,y,z,octave)
    min_intensity = min(intensity)
    max_intensity = max(intensity)
    for i in range (100):
        intensity[i] = ((intensity[i] - min_intensity) / (max_intensity - min_intensity)) * 0.45 + 0.55


intensity = [0.0] * 100
led_heat = [0.0]*16

led_base = [10, 20, 20, 10,
            20, 60, 60, 20,
            20, 60, 60, 20,
            10, 20, 20, 10,] # led_base/100

list_led = [0, 1, 2, 3,
            7, 6, 5, 4,
            8, 9, 10, 11,
            15, 14, 13, 12,]
            
brightness = 0.5

color = heat_tuple(brightness)
perlin.reseed(time.ticks_ms())

generate_intensity()
intensity_index = 0
while True:
    for y in range (4):
        for x in range (4):
            z = 0.7
            octave = 3
            list_count = y * 4 + x
            led_count = led_xy_to_count(x, y)
            
            heat_noise = perlin.octave_perlin(x,y,z,octave)
            led_heat[list_count] = heat_noise * led_base[list_count] / 100
    minimum = min(led_heat)
    maximum = max(led_heat)
    for list_count in range (16):
        heat_index = int((led_heat[list_count] - minimum) / (maximum - minimum) * 170 * intensity[intensity_index])
        led[list_led[list_count]] = color[heat_index]

    led.write()
    time.sleep(0.05)
    perlin.reseed(time.ticks_ms())
    
    intensity_index = intensity_index + 1
    if intensity_index >=100:
        generate_intensity()
        intensity_index = 0

# For ESP32 MicroPython

# Koji Ohashi 20241122

# perlin lib:https://github.com/sjaak31367/micropython_perlin

import perlin

from neopixel import NeoPixel

import time, machine

numpix = 16

led_pin = 16

led = NeoPixel(machine.Pin(led_pin), numpix)

def led_xy_to_count(x, y):

if (y % 2 == 0):

count = (y * 4) + x

else:

count = (y * 4) + (3 - x)

return count

def in_range(x):

if x < 0:

x = 0

elif x > 255:

x = 255

return(x)

def heatmap(n, brightness): #n 0-255 brightness 0 to 1.0

red = int(in_range(3 * n) * brightness)

green = int(in_range(3 * (n - 85)) * brightness)

blue = int(in_range(3 * (n - 170)) * brightness)

return((red, green, blue))

def heat_tuple(brightness):

palette = []

for i in range (256):

palette.append(heatmap(i, brightness))

heat_color = tuple(palette)

del palette

return(heat_color)

def generate_intensity(): #generate intensity coefficients between 0.55-1.0

y,z,octave = 0.5, 0.7 ,3 #default value

for i in range (100):

x = i

intensity[i] = perlin.octave_perlin(x,y,z,octave)

min_intensity = min(intensity)

max_intensity = max(intensity)

for i in range (100):

intensity[i] = ((intensity[i] - min_intensity) / (max_intensity - min_intensity)) * 0.45 + 0.55

intensity = [0.0] * 100

led_heat = [0.0]*16

led_base = [10, 20, 20, 10,

20, 60, 60, 20,

10, 20, 20, 10,] # led_base/100

list_led = [0, 1, 2, 3,

7, 6, 5, 4,

8, 9, 10, 11,

15, 14, 13, 12,]

brightness = 0.5

color = heat_tuple(brightness)

perlin.reseed(time.ticks_ms())

generate_intensity()

intensity_index = 0

while True:

for y in range (4):

for x in range (4):

z = 0.7

octave = 3

list_count = y * 4 + x

led_count = led_xy_to_count(x, y)

heat_noise = perlin.octave_perlin(x,y,z,octave)

led_heat[list_count] = heat_noise * led_base[list_count] / 100

minimum = min(led_heat)

maximum = max(led_heat)

for list_count in range (16):

heat_index = int((led_heat[list_count] - minimum) / (maximum - minimum) * 170 * intensity[intensity_index])

led[list_led[list_count]] = color[heat_index]

led.write()

time.sleep(0.05)

perlin.reseed(time.ticks_ms())

intensity_index = intensity_index + 1

if intensity_index >=100:

generate_intensity()

intensity_index = 0

ESP32と8x32LEDモジュールでNTP時計を作る（MicroPython）

大型NTP時計の初代がまた不調になったので、あきらめて新しく作ることにしました。

ESP32用のMicroPythonを使ったのが新しい点で、ntpの時刻でrtcをセットするのがとても簡単で感心しました。プログラムが書きやすいので、フォントデータの作り方をシンプルにできました。Apple2のフォントデータを使いました。

# wallClock4-240626.py Koji Ohashi 20240626
# Thanks to 
# https://www.microfan.jp/2023/10/esp32-net-micropython/

# VCC, GND, IO16

import network, ntptime, utime, time
import machine, neopixel
import random
from machine import RTC

ssid = '****************'
passwd = '*****************'
JST_OFFSET = 9 * 60 * 60 # 9時間（32400秒)

WIDTH = 32
HEIGHT = 8
LED_COUNT = 256
DAY_START = 7
DAY_END = 20
LED_BLACK = ( 0, 0, 0)
NIGHT_COLOR = ( 10, 5, 0)

font_pos = ( 0, 7, 13, 18, 25)
rtc_flag = True

rtc = RTC()
np = neopixel.NeoPixel(machine.Pin(16), LED_COUNT)

# Apple 2 font
# https://github.com/Michaelangel007/apple2_hgr_font_tutorial
NumFont0 = (
    ( 0x1C, 0x22, 0x32, 0x2A, 0x26, 0x22, 0x1C, 0x00), #0
    ( 0x08, 0x0C, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x1C, 0x00), #1
    ( 0x1C, 0x22, 0x20, 0x18, 0x04, 0x02, 0x3E, 0x00), #2
    ( 0x3E, 0x20, 0x10, 0x18, 0x20, 0x22, 0x1C, 0x00), #3
    ( 0x10, 0x18, 0x14, 0x12, 0x3E, 0x10, 0x10, 0x00), #4
    ( 0x3E, 0x02, 0x1E, 0x20, 0x20, 0x22, 0x1C, 0x00), #5
    ( 0x38, 0x04, 0x02, 0x1E, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x00), #6
    ( 0x3E, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x04, 0x04, 0x00), #7
    ( 0x1C, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x00), #8
    ( 0x1C, 0x22, 0x22, 0x3C, 0x20, 0x10, 0x0E, 0x00), #9
    ( 0x00, 0x00, 0x08, 0x00, 0x08, 0x00, 0x00, 0x00)) #:



#HSV形式からRGB形式に変換
#h = 0 ~ 360, s = 0 ~ 255, v = 0 ~ 255
#R=0 ~ 255, G=0 ~ 255, B=0 ~ 255,
def hsv_to_rgb(h,s,v):
    i = int(h / 60.0)
    mx = v
    mn = v - ((s / 255.0) * v)
    
    if h is None:
        return(0,0,0)
    
    if i == 0:
        (r1,g1,b1) = (mx,(h/60.0)*(mx-mn)+mn,mn)
    elif i == 1:
        (r1,g1,b1) = (((120.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn,mx,mn)
    elif i == 2:
        (r1,g1,b1) = (mn,mx,((h-120.0)/60.0)*(mx-mn)+mn)
    elif i == 3:
        (r1,g1,b1) = (mn,((240.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn,mx)
    elif i == 4:
        (r1,g1,b1) = (((h-240.0)/60.0)*(mx-mn)+mn,mn,mx)
    elif 5 <= i:
        (r1,g1,b1) = (mx,mn,((360.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn)

    return (int(r1), int(g1), int(b1))


def vibrant_color( hour, minute, column):
    h = (hour - DAY_START) * 30 + minute / 2 + column * 4
    h = h % 360
    return hsv_to_rgb(h,255,50)


def read_font(n):
    font_list = []
    for j in range(8):
        sub_list = []
        for i in range(7):
            sub_list.append(((NumFont0[n][j] >> (7 - i)) & 1))
        font_list.append(sub_list)
    return font_list

def wifi_connect(ssid, passwd): # アクセスポイントへの接続
    wifi = network.WLAN(network.STA_IF)
    wifi.active(True)
    if not wifi.isconnected():
        print('connecting to network...')
        wifi.connect(ssid, passwd)
        while not wifi.isconnected():
            print('.',end='')
            time.sleep_ms(500)
        print()
    return wifi

def set_rtc():
    ntptime.settime()
    ut = utime.localtime(utime.time() + JST_OFFSET)
    rtc.datetime((ut[0], ut[1], ut[2], ut[6]+1, ut[3], ut[4], ut[5], 0))

def pix_pos( x, y):
    if ( x % 2 == 0):
        pos = x * HEIGHT + y
    else:
        pos = x * HEIGHT + ( ( HEIGHT - 1) - y)
    return pos

def adjust_rtc( rtctime, flag ):
    if ((rtctime[5] == 0) and (flag == False)):
        set_rtc()
        flag = True
    if ((rtctime[5] != 0) and (flag == True)):
        flag = False
        return flag

def clear_led():
    for i in range( LED_COUNT):
        np[i] = LED_BLACK
    np.write()    






clear_led()
wifi = wifi_connect(ssid, passwd)

set_rtc()
time_now = rtc.datetime()
rtc_flag = False
while True:
    time_now = rtc.datetime()
    rtc_flag = adjust_rtc( time_now, rtc_flag )
    hour = time_now[4]
    minute = time_now[5]
    second = time_now[6]
    str_hour = f'{time_now[4]:02}'
    str_min = f'{time_now[5]:02}'
    time_list = ( int(str_hour[0]), int(str_hour[1]), 10, int(str_min[0]), int(str_min[1]))
    i = 0
    for n in time_list:
        for y in range( 8):
            for x in range( 7):
                column = font_pos[i] + x
                pos = pix_pos( column, y)
                if (read_font(n)[y][6-x] != 0):
                    if (DAY_START <= hour <= DAY_END):
                        if (second < 45):
                            np[pos] = vibrant_color( hour, minute, column)
                        else:
                            np[pos] = hsv_to_rgb(random.randint( 0, 360),255,50)
                    else:
                        np[pos] = NIGHT_COLOR
                else:
                    np[pos] = LED_BLACK
        i = i + 1
    np.write()
    time.sleep(0.1)

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# wallClock4-240626.py Koji Ohashi 20240626

# Thanks to

# https://www.microfan.jp/2023/10/esp32-net-micropython/

# VCC, GND, IO16

import network, ntptime, utime, time

import machine, neopixel

import random

from machine import RTC

ssid = '****************'

passwd = '*****************'

JST_OFFSET = 9 * 60 * 60 # 9時間（32400秒)

WIDTH = 32

HEIGHT = 8

LED_COUNT = 256

DAY_START = 7

DAY_END = 20

LED_BLACK = ( 0, 0, 0)

NIGHT_COLOR = ( 10, 5, 0)

font_pos = ( 0, 7, 13, 18, 25)

rtc_flag = True

rtc = RTC()

np = neopixel.NeoPixel(machine.Pin(16), LED_COUNT)

# Apple 2 font

# https://github.com/Michaelangel007/apple2_hgr_font_tutorial

NumFont0 = (

( 0x1C, 0x22, 0x32, 0x2A, 0x26, 0x22, 0x1C, 0x00), #0

( 0x08, 0x0C, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x1C, 0x00), #1

( 0x1C, 0x22, 0x20, 0x18, 0x04, 0x02, 0x3E, 0x00), #2

( 0x3E, 0x20, 0x10, 0x18, 0x20, 0x22, 0x1C, 0x00), #3

( 0x10, 0x18, 0x14, 0x12, 0x3E, 0x10, 0x10, 0x00), #4

( 0x3E, 0x02, 0x1E, 0x20, 0x20, 0x22, 0x1C, 0x00), #5

( 0x38, 0x04, 0x02, 0x1E, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x00), #6

( 0x3E, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x04, 0x04, 0x00), #7

( 0x1C, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x22, 0x22, 0x1C, 0x00), #8

( 0x1C, 0x22, 0x22, 0x3C, 0x20, 0x10, 0x0E, 0x00), #9

( 0x00, 0x00, 0x08, 0x00, 0x08, 0x00, 0x00, 0x00)) #:

#HSV形式からRGB形式に変換

#h = 0 ~ 360, s = 0 ~ 255, v = 0 ~ 255

#R=0 ~ 255, G=0 ~ 255, B=0 ~ 255,

def hsv_to_rgb(h,s,v):

i = int(h / 60.0)

mx = v

mn = v - ((s / 255.0) * v)

if h is None:

return(0,0,0)

if i == 0:

(r1,g1,b1) = (mx,(h/60.0)*(mx-mn)+mn,mn)

elif i == 1:

(r1,g1,b1) = (((120.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn,mx,mn)

elif i == 2:

(r1,g1,b1) = (mn,mx,((h-120.0)/60.0)*(mx-mn)+mn)

elif i == 3:

(r1,g1,b1) = (mn,((240.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn,mx)

elif i == 4:

(r1,g1,b1) = (((h-240.0)/60.0)*(mx-mn)+mn,mn,mx)

elif 5 <= i:

(r1,g1,b1) = (mx,mn,((360.0-h)/60.0)*(mx-mn)+mn)

return (int(r1), int(g1), int(b1))

def vibrant_color( hour, minute, column):

h = (hour - DAY_START) * 30 + minute / 2 + column * 4

h = h % 360

return hsv_to_rgb(h,255,50)

def read_font(n):

font_list = []

for j in range(8):

sub_list = []

for i in range(7):

sub_list.append(((NumFont0[n][j] >> (7 - i)) & 1))

font_list.append(sub_list)

return font_list

def wifi_connect(ssid, passwd): # アクセスポイントへの接続

wifi = network.WLAN(network.STA_IF)

wifi.active(True)

if not wifi.isconnected():

print('connecting to network...')

wifi.connect(ssid, passwd)

while not wifi.isconnected():

print('.',end='')

time.sleep_ms(500)

print()

return wifi

def set_rtc():

ntptime.settime()

ut = utime.localtime(utime.time() + JST_OFFSET)

rtc.datetime((ut[0], ut[1], ut[2], ut[6]+1, ut[3], ut[4], ut[5], 0))

def pix_pos( x, y):

if ( x % 2 == 0):

pos = x * HEIGHT + y

else:

pos = x * HEIGHT + ( ( HEIGHT - 1) - y)

return pos

def adjust_rtc( rtctime, flag ):

if ((rtctime[5] == 0) and (flag == False)):

set_rtc()

flag = True

if ((rtctime[5] != 0) and (flag == True)):

flag = False

return flag

def clear_led():

for i in range( LED_COUNT):

np[i] = LED_BLACK

np.write()

clear_led()

wifi = wifi_connect(ssid, passwd)

set_rtc()

time_now = rtc.datetime()

rtc_flag = False

while True:

time_now = rtc.datetime()

rtc_flag = adjust_rtc( time_now, rtc_flag )

hour = time_now[4]

minute = time_now[5]

second = time_now[6]

str_hour = f'{time_now[4]:02}'

str_min = f'{time_now[5]:02}'

time_list = ( int(str_hour[0]), int(str_hour[1]), 10, int(str_min[0]), int(str_min[1]))

i = 0

for n in time_list:

for y in range( 8):

for x in range( 7):

column = font_pos[i] + x

pos = pix_pos( column, y)

if (read_font(n)[y][6-x] != 0):

if (DAY_START <= hour <= DAY_END):

if (second < 45):

np[pos] = vibrant_color( hour, minute, column)

else:

np[pos] = hsv_to_rgb(random.randint( 0, 360),255,50)

else:

np[pos] = NIGHT_COLOR

else:

np[pos] = LED_BLACK

i = i + 1

np.write()

time.sleep(0.1)

7時から21時までは明るく表示します。0-45秒は時間ごとに変わるグラデーション表示で、45-0秒はドット毎にランダムな色で表示します。夜中はオレンジ色で暗く表示します。

今回購入したLEDマトリックスは1100円ぐらいでしたが、電源投入直後に全点灯する不具合がありました。しばらく様子見です。

Google Apps Scriptで「検索して地図を表示」してみました

Googleアカウントは多くの人が持っていると思いますが、Googleスプレッドシート（これ以降スプレッドシートと書きます）やGメール、グーグルドライブなどのGoogleアプリをJava Scriptで操作できるGoogle Apps Scriptを使っている人はそれほど多くはないと思います。

最近「Googleスプレッドシートに測定データをアップロード」という記事を書いたついでにGoogle Apps Scriptで面白い使い方ができないか調べていました。Googleといえば「ググる」という言葉が辞書に採用されるほど検索に強い、Googleマップもストリートビューでプライバシー問題を起こしながらも便利に使われています。そこで、この二つを結びつけるアプリをGoogle Apps Scriptを使って作ることにしました。DOKORAという名前にしましたが、適当なキーワードで検索した施設、お店などの緯度・経度、住所と周辺の地図を数種類の拡大率でGoogleスプレッドシートに作成するスクリプトです。

「手がかり」セルの隣に検索キーワードを入力して「どこら？」と書かれたボタンを押します。手がかりが十分であれば緯度・経度、郵便番号と住所が表示され、倍率の異なる4枚のGoogleマップで作られた画像が表示されます。

DOKORAを使ってみる方法を説明します。　”検索して地図表示240610”というスプレッドシートファイルですが、スプレッドシートはオンラインのWebアプリケーションなので、共有してからご自分のGoogleドライブにコピーして使うことになります。

① 　ご自分のGoogleアカウントでGoogleドライブを開きます。

②　以下の共有ファイルへのリンクをクリックして”検索して地図表示240610”を開きます。
共有ファイルへのリンク

③　ファイルメニューから”コピーを作成”を選択すると、Googleドライブに”検索して地図表示240610のコピー”ができます。普通のファイルならダウンロードして開けば良いところですがとても面倒です。

Google Apps Scriptで作成されたプログラム（Script）はファイルの参照、編集、作成、削除ができるため、Googleアカウントを持っている人の許可を確認してから実行されます。何気なく許可がされないように若干くどくて分かりにくい確認手順になっています。一度確認すればその後は確認を求められなくなります。面倒ですが、自分でGoogle Apps Scriptを作成したときにも同様の確認が行われますので直に慣れると思います。

最初のウィンドウですが、自分のアカウントを選択します。

以下のウィンドウが分かりにくいのですが、左下の”詳細”をクリックします。秘密の通路のようなものです。

左下の”DokaraScript（安全ではないページ）に移動”をクリックします。//Scriptの名前をDokoraScriptにするつもりでしたが、間違えてDokaraScriptになってしまいました。

許可をクリックします。

使えるようになるまでの道のりが長い。

DokaraScriptでは次のような処理を行なっています。
①　前回の検索結果をクリア・削除します。
②　スプレッドシートから”施設名”を読み取り、緯度・経度を求めて、スプレッドシートに記入する。[ジオコーディング]
③　スプレッドシートから緯度・経度を読み取り、郵便番号と住所を求めて、スプレッドシートに記入する。[逆ジオコーディング]
④　緯度・経度を中心にした４種類の地図を作成して、スプレッドシートに貼り付ける。[roadmap ：道路地図ビュー、satellite ：Google Earth の衛星画像、hybrid ：通常ビューと衛星画像ビューの複合ビュー、terrain ：地形情報に基づいた物理地図]

function dokora() {

 const FACILITY_ROW = 2;
 const FACILITY_COL = 6;
 const DATA_ROW = 11
 const LAT_COL = 2;
 const LNG_COL = 3;
 const PCODE_COL = 5;
 const ADDR_COL = 6;
 
 //GeoCodeという名前のシートを操作します
 var spreadsheet = SpreadsheetApp.getActiveSpreadsheet().getSheetByName('Dokora');

 //console.log(facility)
 let images = spreadsheet.getImages();
 var imageCount = images.length;
 for(var i=0; i < imageCount; i++ ){
  images[i].remove();
 }
 spreadsheet.getRange(DATA_ROW, LAT_COL, 1, 5).clearContent();


 var facility = spreadsheet.getRange(FACILITY_ROW,FACILITY_COL).getValue();
 var geocoder = Maps.newGeocoder();
 geocoder.setLanguage('ja');
 var response = geocoder.geocode(facility);

 console.log(response['results'][0])

 if(response['results'][0] != null){
  spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LAT_COL).setValue(response['results'][0]['geometry']['location']['lat']);
  spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LNG_COL).setValue(response['results'][0]['geometry']['location']['lng']);
 } else {
  //console.log('見つけられなかった');
  Browser.msgBox('見つけられませんでした');
  return;
 }

 var latitude = spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LAT_COL).getValue();  //B列の緯度を取得
 var longitude = spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LNG_COL).getValue(); //C列の経度を取得
 if(latitude!='' && longitude!=''){
 var response = geocoder.reverseGeocode(latitude, longitude); // 緯度、経度から情報を取得
  if(response['results'][0] != null){
    var myAddress = response['results'][0]['formatted_address'];
    var posPostCode = myAddress.indexOf('〒');
    var posCode = myAddress.substring(posPostCode, posPostCode + 9);
    var address = myAddress.substring(posPostCode +10);
    var posGabage = address.indexOf(' ');
    if(posGabage>0){
      address = address.substring(0,posGabage);
    }
    spreadsheet.getRange(DATA_ROW,PCODE_COL).setValue(posCode);
    spreadsheet.getRange(DATA_ROW,ADDR_COL).setValue(address);
  }
 }


 var map1 = Maps.newStaticMap()
                .setLanguage('ja')
                .setSize(470,600)
                .setZoom(10)
                //.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)
                .setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)
                .setCenter(latitude, longitude)
                .addMarker(latitude, longitude);
 spreadsheet.insertImage(map1, 1, 13);

 var map2 = Maps.newStaticMap()
                .setLanguage('ja')
                .setSize(600,600)
                .setZoom(14)
                //.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)
                .setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)
                .setCenter(latitude, longitude)
                .addMarker(latitude, longitude);

 spreadsheet.insertImage(map2, 6, 13);

var map3 = Maps.newStaticMap()
                .setLanguage('ja')
                .setSize(470,600)
                .setZoom(16)
                //.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)
                .setMapType(Maps.StaticMap.Type.ROADMAP)
                .setCenter(latitude, longitude)
                .addMarker(latitude, longitude);
 spreadsheet.insertImage(map3, 1, 42);

 var map4 = Maps.newStaticMap()
                .setLanguage('ja')
                .setSize(600,600)
                .setZoom(18)
                //.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)
                .setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)
                .setCenter(latitude, longitude)
                .addMarker(latitude, longitude);

 spreadsheet.insertImage(map4, 6, 42);

}

100

function dokora() {

const FACILITY_ROW = 2;

const FACILITY_COL = 6;

const DATA_ROW = 11

const LAT_COL = 2;

const LNG_COL = 3;

const PCODE_COL = 5;

const ADDR_COL = 6;

//GeoCodeという名前のシートを操作します

var spreadsheet = SpreadsheetApp.getActiveSpreadsheet().getSheetByName('Dokora');

//console.log(facility)

let images = spreadsheet.getImages();

var imageCount = images.length;

for(var i=0; i < imageCount; i++ ){

images[i].remove();

}

spreadsheet.getRange(DATA_ROW, LAT_COL, 1, 5).clearContent();

var facility = spreadsheet.getRange(FACILITY_ROW,FACILITY_COL).getValue();

var geocoder = Maps.newGeocoder();

geocoder.setLanguage('ja');

var response = geocoder.geocode(facility);

console.log(response['results'][0])

if(response['results'][0] != null){

spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LAT_COL).setValue(response['results'][0]['geometry']['location']['lat']);

spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LNG_COL).setValue(response['results'][0]['geometry']['location']['lng']);

} else {

//console.log('見つけられなかった');

Browser.msgBox('見つけられませんでした');

return;

}

var latitude = spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LAT_COL).getValue(); //B列の緯度を取得

var longitude = spreadsheet.getRange(DATA_ROW,LNG_COL).getValue(); //C列の経度を取得

if(latitude!='' && longitude!=''){

var response = geocoder.reverseGeocode(latitude, longitude); // 緯度、経度から情報を取得

if(response['results'][0] != null){

var myAddress = response['results'][0]['formatted_address'];

var posPostCode = myAddress.indexOf('〒');

var posCode = myAddress.substring(posPostCode, posPostCode + 9);

var address = myAddress.substring(posPostCode +10);

var posGabage = address.indexOf(' ');

if(posGabage>0){

address = address.substring(0,posGabage);

}

spreadsheet.getRange(DATA_ROW,PCODE_COL).setValue(posCode);

spreadsheet.getRange(DATA_ROW,ADDR_COL).setValue(address);

}

var map1 = Maps.newStaticMap()

.setLanguage('ja')

.setSize(470,600)

.setZoom(10)

//.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)

.setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)

.setCenter(latitude, longitude)

.addMarker(latitude, longitude);

spreadsheet.insertImage(map1, 1, 13);

var map2 = Maps.newStaticMap()

.setLanguage('ja')

.setSize(600,600)

.setZoom(14)

//.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)

.setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)

.setCenter(latitude, longitude)

.addMarker(latitude, longitude);

spreadsheet.insertImage(map2, 6, 13);

var map3 = Maps.newStaticMap()

.setLanguage('ja')

.setSize(470,600)

.setZoom(16)

//.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)

.setMapType(Maps.StaticMap.Type.ROADMAP)

.setCenter(latitude, longitude)

.addMarker(latitude, longitude);

spreadsheet.insertImage(map3, 1, 42);

var map4 = Maps.newStaticMap()

.setLanguage('ja')

.setSize(600,600)

.setZoom(18)

//.setType(Maps.StaticMap.Type.SATELLITE)

.setMapType(Maps.StaticMap.Type.HYBRID)

.setCenter(latitude, longitude)

.addMarker(latitude, longitude);

spreadsheet.insertImage(map4, 6, 42);

}

参考にさせていただいたサイトは多々ありますが、記録に残さなかったので誠に申し訳ない。

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Hello world!

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