Empacotamento - Experimentos em Programação Criativa - 5

Essa é mais uma tentativa de reproduzir uma imagem utilizando computação criativa, puramente para aprender coisas novas e passar o tempo. Esses artigos são principalmente criados como uma forma de catalogar o processo de implementação para referencia futura quando eu estiver desenvolvendo novas coisas.

Inspiração

A imagem que tentei replicar através de código desta vez é a seguinte:

Espirais empacotadas

E o meu resultado é o seguinte:

Espirais empacotados de forma parecida

Implementação

Usarei novamento o editor do p5 para essa implementação.

Passo 1

Nesse projeto decidi seguir uma forma simples de reutilizar códigos já feito por outras pessoas ao invés de codificar tudo do zero. É um pouco preguiçoso, mas sempre acho essa uma forma boa de aprender, já que eu sempre busco entender o código dos outros antes de começar a alterar ou incrementar algo.

Para isso, usei como base o código desse vídeo do coding train, onde Daniel Shiffman ensina a aplicar um algoritmo de circle packing. O código do vídeo está nesse projeto que usei como base, fazendo algumas alterações para utilizar o canvas inteiro ao invés de uma imagem.

Esse é o código após as alterações:

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let circles = []
let spots = []

function setup() {
createCanvas(400, 400)

for (let x = 0; x < width; x++) {
for (let y = 0; y < height; y++) {
spots.push(createVector(x, y))
}
}
}

function draw() {
background(0)

let total = 5
let count = 0
let attempts = 0

while (count < total) {
let newC = newCircle()
if (newC !== null) {
circles.push(newC)
count++
}
attempts++
if (attempts > 1000) {
noLoop()
break
}
}

for (let i = 0; i < circles.length; i++) {
let circl = circles[i]

if (circl.growing) {
if (circl.edges()) {
circl.growing = false
} else {
for (let j = 0; j < circles.length; j++) {
let other = circles[j]
if (circl !== other) {
var d = dist(circl.x, circl.y, other.x, other.y)
var distance = circl.r + other.r

if (d - 4 < distance) {
circl.growing = false
break
}
}
}
}
}

circl.show()
circl.grow()
}
}

function newCircle() {
var r = int(random(0, spots.length))
var spot = spots[r]
var x = spot.x
var y = spot.y

var valid = true
for (var i = 0; i < circles.length; i++) {
var circle = circles[i]
var d = dist(x, y, circle.x, circle.y)
if (d < circle.r) {
valid = false
break
}
}
if (valid) {
return new Circle(x, y)
} else {
return null
}
}

class Circle {
constructor(x, y) {
this.x = x
this.y = y
this.r = 1
this.growing = true
}

grow() {
if (this.growing) {
this.r += 1
}
}

show() {
fill(255)
noStroke()
ellipse(this.x, this.y, this.r * 2, this.r * 2)
}

edges() {
return (
this.x + this.r >= width ||
this.x - this.r <= 0 ||
this.y + this.r >= height ||
this.y - this.r <= 0
)
}
}

Círculos empacotados

Passo 2

Meu segundo passo foi alterar o código para desenhar espirais ao invés de círculos. Pedi para o ChatGPT criar esse código para mim, e esse foi o resultado:

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function drawSpiral(centerX, centerY, radius) {
let angle = 0;
let increment = 0.1;

beginShape();
noFill();
stroke(0);
strokeWeight(1);

for (let r = 0; r < radius; r += 0.1) {
let x = centerX + cos(angle) * r;
let y = centerY + sin(angle) * r;
vertex(x, y);
angle += increment;
}

endShape();
}

Esse código já faz bastante do que queremos, e com um pouco de ajustes podemos subsituír o método show da nossa classe Circle.

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class Circle {
...

show() {
let angle = 0
let increment = 0.2

beginShape()
noFill()
stroke(255)
strokeWeight(2)

for (let r = 0; r < this.r; r += 0.1) {
let x = this.x + cos(angle) * r
let y = this.y + sin(angle) * r
vertex(x, y)
angle += increment
}

endShape()
}

...
}

Espirais empacotadas

Passo 3

Para adicionarmos cores em alguns dos espirais, teremos que mudar o método show para usar linhas ao invés de vértices, já que a cor irá mudando do início até o fim da espiral.

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class Circle {
...

show() {
let angle = 0
let increment = 0.2

noFill()
stroke(255)
strokeWeight(2)

let prev
for (let r = 0; r < this.r; r += 0.1) {
let x = this.x + cos(angle) * r
let y = this.y + sin(angle) * r

if (prev) {
line(prev.x, prev.y, x, y)
} else {
point(x, y)
}

prev = createVector(x, y)
angle += increment
}
}

...
}

Então alteramos o show novamente para adicionar uma cor de stroke aleatória e mudamos o colorMode do nosso projeto para HSB

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function setup() {
colorMode(HSB)
...
}

...

class Circle {
constructor(x, y) {
...
this.colorRange = random(0, 360)
}

...

show() {
let angle = 0
let increment = 0.2

noFill()
stroke(255)
strokeWeight(2)

let prev
for (let r = 0; r < this.r; r += 0.1) {
let x = this.x + cos(angle) * r
let y = this.y + sin(angle) * r

if (this.colorRange === 0) {
stroke(255)
} else {
stroke(r * 3 + this.colorRange, height, height)
}

if (prev) {
line(prev.x, prev.y, x, y)
} else {
point(x, y)
}

prev = createVector(x, y)
angle += increment
}
}

...
}

Espirais empacotadas coloridas

Passo 4

O último passo é definir alguns circulos onde apenas espirais dentro deles serão coloridos. Primeiro geramos a lista de áreas coloridas:

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let colorCircles = []

function setup() {
...

for (let i = 0; i < 4; i++) {
colorCircles.push({
x: random(0, width),
y: random(0, height),
r: random(10, 30)
})
}
}

Na sequência atualizamos o método grow para atualizar a cor da espiral caso esteja dentro de um dos círculos coloridos.

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class Circle {
...

grow() {
if (this.growing) {
this.r += 1

if (this.colorRange > 0) return
for (let i = 0; i < colorCircles.length; i++) {
const other = colorCircles[i]
var d = dist(this.x, this.y, other.x, other.y)
var distance = this.r + other.r * 2
if (d - 4 < distance) {
this.colorRange = random(0, 360)
}
}
}
}

...
}

Espirais empacotadas coloridas e brancas

Próximos passos

Como podem ver na imagem base e na final, nossos círculos coloridos não são perfeitos. Isso acontece porque só verificamos se as espirais encostam em uma das áreas coloridas, mas não paramos de crescê-las quando elas ultrapassam.

Uma ideia para brincar mais um pouco com esse código seria adicionar essa validação para que não sejam desenhadas espirais entre as áreas coloridas e preto e brancas.

Código completo

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let circles = []
let spots = []
let colorCircles = []

function setup() {
createCanvas(400, 400)
colorMode(HSB)

for (let x = 0; x < width; x++) {
for (let y = 0; y < height; y++) {
spots.push(createVector(x, y))
}
}

for (let i = 0; i < 3; i++) {
colorCircles.push({
x: random(0, width),
y: random(0, height),
r: 30
})
}
}

function draw() {
background(0)

let total = 5
let count = 0
let attempts = 0

while (count < total) {
let newC = newCircle()
if (newC !== null) {
circles.push(newC)
count++
}
attempts++
if (attempts > 1000) {
noLoop()
break
}
}

for (let i = 0; i < circles.length; i++) {
let circl = circles[i]

if (circl.growing) {
if (circl.edges()) {
circl.growing = false
} else {
for (let j = 0; j < circles.length; j++) {
let other = circles[j]
if (circl !== other) {
var d = dist(circl.x, circl.y, other.x, other.y)
var distance = circl.r + other.r

if (d - 4 < distance) {
circl.growing = false
break
}
}
}
}
}

circl.show()
circl.grow()
}
}

function newCircle() {
var r = int(random(0, spots.length))
var spot = spots[r]
spots.splice(r, 1)
var x = spot.x
var y = spot.y

var valid = true
for (var i = 0; i < circles.length; i++) {
var circle = circles[i]
var d = dist(x, y, circle.x, circle.y)
if (d < circle.r) {
valid = false
break
}
}
if (valid) {
return new Circle(x, y)
} else {
return null
}
}

class Circle {
constructor(x, y) {
this.x = x
this.y = y
this.r = 1
this.growing = true
}

isColored() {
for (let i = 0; i < colorCircles.length; i++) {
const other = colorCircles[i]
var d = dist(this.x, this.y, other.x, other.y)
var distance = this.r + other.r
if (d - 4 < distance) {
this.colorRange = random(0, 360)
}
}
}

grow() {
if (this.growing) {
this.r += 1

if (this.colorRange > 0) return
for (let i = 0; i < colorCircles.length; i++) {
const other = colorCircles[i]
var d = dist(this.x, this.y, other.x, other.y);
var distance = this.r + other.r * 2;
if (d - 4 < distance) {
this.colorRange = random(0, 360)
}
}
}
}

show() {
let angle = 0
let increment = 0.2

noFill()
stroke(255)
strokeWeight(2)

let prev
for (let r = 0; r < this.r; r += 0.1) {
let x = this.x + cos(angle) * r
let y = this.y + sin(angle) * r

if (this.colorRange === 0) {
stroke(255);
} else {
stroke(r * 3 + this.colorRange, height, height);
}

if (prev) {
line(prev.x, prev.y, x, y)
} else {
point(x, y)
}

prev = createVector(x, y)
angle += increment
}
}

edges() {
return (
this.x + this.r >= width ||
this.x - this.r <= 0 ||
this.y + this.r >= height ||
this.y - this.r <= 0
)
}
}