1.4. GIF動畵

下面的程序會演示Go語言標準庫里的image這個package的用法，我們會用這個包來生成一繫列的bit-mapped圖，然後將這些圖片編碼爲一個GIF動畵。我們生成的圖形名字叫利薩如圖形(Lissajous figures)，這種效果是在1960年代的老電影里齣現的一種視覺特效。他們是協振子在兩個緯度上振動所産生的麴線，比如兩個sin正絃波分别在x軸和y軸輸入會産生的麴線。圖1.1是這樣的一個例子：

這段代碼里我們用了一些新的結構，包括const聲明，數據struct類型，複合聲明。和我們舉的其它的例子不太一樣，這一個例子包含了浮點數運算。這些概念我們隻在這里簡單地説明一下，之後的章節會更詳細地講解。

gopl.io/ch1/lissajous

// Lissajous generates GIF animations of random Lissajous figures.
package main


import (
    "image"
    "image/color"
    "image/gif"
    "io"
    "math"
    "math/rand"
    "os"
)

var palette = []color.Color{color.White, color.Black}
const (
    whiteIndex = 0 // first color in palette
    blackIndex = 1 // next color in palette
)
func main() {
    lissajous(os.Stdout)
}

func lissajous(out io.Writer) {
    const (
        cycles  = 5     // number of complete x oscillator revolutions
        res     = 0.001 // angular resolution
        size    = 100   // image canvas covers [-size..+size]
        nframes = 64    // number of animation frames
        delay   = 8     // delay between frames in 10ms units
    )

    freq := rand.Float64() * 3.0 // relative frequency of y oscillator
    anim := gif.GIF{LoopCount: nframes}
    phase := 0.0 // phase difference
    for i := 0; i < nframes; i++ {
        rect := image.Rect(0, 0, 2*size+1, 2*size+1)
        img := image.NewPaletted(rect, palette)
        for t := 0.0; t < cycles*2*math.Pi; t += res {
            x := math.Sin(t)
            y := math.Sin(t*freq + phase)
            img.SetColorIndex(size+int(x*size+0.5), size+int(y*size+0.5),
blackIndex)
        }
        phase += 0.1
        anim.Delay = append(anim.Delay, delay)
        anim.Image = append(anim.Image, img)
    }
    gif.EncodeAll(out, &anim) // NOTE: ignoring encoding errors
}

當我們import了一個包路徑包含有多個單詞的package時，比如image/color(image和color兩個單詞)，我們隻需要用最後那個單詞表示這個包就可以。所以當我們寫color.White時，這個變量指向的是image/color包里的變量，同理gif.GIF是屬於image/gif包里的變量。

這個程序里的常量聲明給齣了一繫列的常量值，常量是指在程序編譯後運行時始終都不會變化的值，比如圈數、幀數、延遲值。常量聲明和變量聲明一般都會齣現在包級别，所以這些常量在整個包中都是可以共享的，或者你也可以把常量聲明定義在函數體內部，那麽這種常量就隻能在函數體內用。常量聲明的值必鬚是一個數字值、字符串或者一個固定的boolean值。

[]color.Color{...}和gif.GIF{...}這兩個表達式就是我們説的複合聲明(4.2和4.4.1節有説明)。這是實例化Go語言里的複合類型的一種寫法。這里的前者生成的是一個slice，後者生成的是一個struct。

gif.GIF是一個struct類型(參考4.4節)。struct是一組值或者叫字段的集合，不同的類型集合在一個struct可以讓我們以一個統一的單元進行處理。anim是一個gif.GIF類型的struct變量。這種寫法會生成一個struct變量，併且其內部變量LoopCount字段會被設置爲nframes；而其它的字段會被設置爲各自類型默認的零值。struct內部的變量可以以一個點(.)來進行訪問，就像在最後兩個賦值語句中顯式地更新了anim這個struct的Delay和Image字段。

lissajous函數內部有兩層嵌太的for循環。外層循環會循環64次，每一次都會生成一個單獨的動畵幀。它生成了一個包含兩種顔色的201&201大小的圖片，白色和黑色。所有像素點都會被默認設置爲其零值(也就是palette里的第0個值)，這里我們設置的是白色。每次經過內存循環都會通過設置像素爲黑色，生成一張新圖片。其結果會append到之前結果之後。這里我們用到了append(參考4.2.1)這個內置函數，將結果appen到anim中的幀列表末尾，併會設置一個默認的80ms的延遲值。最終循環結束，所有的延遲值也被編碼進了GIF圖片中，併將結果寫入到輸齣流。out這個變量是io.Writer類型，這個類型讓我們可以可以讓我們把輸齣結果寫到很多目標，很快我們就可以看到了。

內存循環設置了兩個偏振。x軸偏振使用的是一個sin函數。y軸偏振也是一個正絃波，但是其其相對x軸的偏振是一個0-3的隨機值，併且初始偏振值是一個零值，併隨着動畵的每一幀逐漸增加。循環會一直跑到x軸完成五次完整的循環。每一步它都會調用SetColorIndex來爲(x, y)點來染黑色。

main函數調用了lissajous函數，併且用它來向標準輸齣中打印信息，所以下面這個命令會像圖1.1中産生一個GIF動畵。

$ go build gopl.io/ch1/lissajous
$ ./lissajous >out.gif

Exercise 1.5: 脩改前面的Lissajous程序里的調色闆，由緑色改爲黑色。我們可以用color.RGBA{0xRR, 0xGG, 0xBB}來得到#RRGGBB這個色值，三個十六進製的字符串分别代表紅、緑、藍像素。
Exercise 1.6: 脩改Lissajous程序，脩改其調色闆來生成更豐富的顔色，然後脩改SetColorIndex的第三個參數，看看顯示結果吧。