90行Python代码，让张小龙的微信地球转起来

作者 | xiaorang

来源 | 数据分析与统计学之美

1.微信地球

手机重启后打开微信的一瞬间，会看到一幅有名的图片，上面站着一个张小龙。

你可曾想过这样一个问题，如果上面那个地球转起来会是怎样？

2.效果图

效果简直不要太酷炫，我只能直呼太牛逼！那么这样一个酷炫的操作是怎么做出来的呢？我们接着往下看。

3.素材准备

这里共需要准备三个素材：1.地球表面素材；2.云图素材；3.微信地球的抠图素材。

1）地球表面素材

2）云图素材

3）微信地球的抠图素材

4.基本原理

基本的贴图方法在本博前面的文章《用python实现旋转地球》中讲过了，具体可以参考下面的链接，这里重点讲双层素材的动态效果。云图是灰度图，白色地方代表云层厚，黑色的地方代表那里云层薄，我们根据颜色设置不同的透明度。

https://blog.csdn.net/xiaorang/article/details/106692489

如果云图与地面的选择速度相同，会显得不自然，我们这里让云层旋转速度比地面旋转速度慢一半，产生相对运动的效果。

这样带来的问题是，地球旋转360°后云图只旋转了180°，必须加倍到720°才能实现连续运动。

具体的云层透明度设置，参数需根据实际效果进行调整。

5.GIF压缩

顺便给大家介绍一个比较好用的压缩GIF的在线工具，链接如下。

https://www.iloveimg.com/zh-cn/compress-image/compress-gif

直接生成的GIF动图有超过传输限制，无法上传，用此工具压缩后文件体积大幅缩小，但图片效果没有肉眼可以察觉的影响。

6.完整代码

from PIL import Image, ImageDraw
import math
import numpy as np
import imageio

def calcSphereXY2XYZ(px, py, maxHeight, longOffset):
    v0x= np.array(px)
    v0y= np.array(py)
    v03= np.subtract(v0x, maxHeight)
    v04= np.subtract(v0y, maxHeight)
    v1x= np.true_divide(v03, maxHeight)
    v1y= np.true_divide(v04, maxHeight)
    # print(max(v1x), min(v1x))
    v07= np.power(v1x,2)
    v08= np.power(v1y,2)
    v09= np.add(v07,v08)
    v0a= np.subtract(1,v09)
    v1z= np.power(v0a,1/2)                                  # z
    # print('z:', max(v1z), min(v1z))
    v1lat= np.multiply(v1y, math.pi/2)                      # lat
    v0lon= np.arctan2(v1z, -v1x)                             
    v1lon= np.add(v0lon, longOffset)                       # long
    v2lon= np.fmod(v1lon, math.pi*2)                       # long
    return v2lon, v1lat

def calcShpereLatLong2XY(vlon, vlat, width, height):
    v3x0=np.multiply(vlon, width/2/math.pi)
    v3y0=np.multiply(vlat, height/math.pi)
    v3y1=np.add(v3y0, height/2)
    v3x2=v3x0.astype(np.integer)
    v3y2=v3y1.astype(np.integer)
    return v3x2, v3y2

def getPic(a):
    # imgBack= Image.open('地球3.jpg')
    imgBack= Image.open('世界地球日地图_8K_2.jpg')
    imgCloud= Image.open('世界地球云地图_8K.jpg')
    width= imgBack.size[0]
    height= imgBack.size[1]
    imgBack= imgBack.convert('RGBA')
    arrayBack= np.array(imgBack)
    arrayCloud= np.array(imgCloud)
    circleSize= 508
    img2= Image.new('RGBA', (circleSize,circleSize))
    img= Image.new('RGBA', (circleSize,circleSize), 'black')
    w= img.size[0]
    h= img.size[1]
    pxList=[]
    pyList=[]
    for i in range(w):
        for j in range(h):
            r= math.sqrt((i-w/2)**2+(j-h/2)**2)
            if r<circleSize/2:
                pxList.append(i)            
                pyList.append(j)

    nplon, nplat= calcSphereXY2XYZ(pxList, pyList, h/2, a)
    nplon2, nplat2= calcSphereXY2XYZ(pxList, pyList, h/2, a/2)
    # nplon, nplat= rotSphere(nplon, nplat, )
    npx, npy= calcShpereLatLong2XY(nplon, nplat, width-1, height)
    npx2, npy2= calcShpereLatLong2XY(nplon2, nplat2, width-1, height)
    color= arrayBack[npy, npx]
    color2= arrayCloud[npy2, npx2]
    for i in range(len(pxList)):
        x= pxList[i]
        y= pyList[i]
        cc=color[i]
        # print(cc)
        cc= tuple(cc)
        img.putpixel((x,y), cc)
        c2= color2[i]
        c0= int(c2[0]*1.6)
        if c0>255:
            c0=255
        c_alpha= int(c2[0]*0.9)
        c2= (c0,c0,c0,c_alpha)
        img2.putpixel((x,y), c2)
    r,g,b,a= img2.split()
    img.paste(img2, (0,0), mask=a)
    return img

if __name__=='__main__':
    frames=[]
    str1= '微信地球_mask.png'
    img1= Image.new('RGB', (750,1334))
    img2= Image.open(str1)
    for i in range(0, 720, 12):
        a= -i*math.pi/ 180
        img= getPic(a)
        img1.paste(img,(122,424))
        r,g,b,alpha=img2.split()
        img1.paste(img2, (0,0), mask=alpha)
        str1= 'temp%03d.png'%i
        print(str1)
        img1.save(str1)
        im = imageio.imread(str1)
        frames.append(im)
        # img.show()
    imageio.mimsave('earth.gif', frames, 'GIF', duration=0.20) 
   

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