Моделируем солнечную систему в fluxus

Я уже писал про fluxus, систему livecoding и, по совместительству, 3D-прототипирования. Теперь хочу показать его возможности и как им можно пользоваться в целях, близких к псевдонаучным. Например, можно смоделировать и уместить упрощённую солнечную систему всего в 125 строк (это достоинство языка Racket с графическими стероидами, развития PLT Scheme, который лежит в основе fluxus). Вот как будет выглядеть результат:

В посте исходники, краткое описание на русском и livecoding-видеоролики на славянском английском в подробностях рассматривающие и следящие за всем процессом написания этого сложного кода.

Исходники

ВОТ

Заметка: Они были потеряны вместе с Poocoo, так что я попробую восстановить их из видео

Описание

Fluxus использует понятие машины состояний для построения сцены. Если вы использовали в программировании OpenGL, вам знаком этот принцип - каждая последующая функция в коде либо изменяет матрицу состояния сцены, либо меняет само состояние сцены (например, отображает объект). Объекты для сцены можно построить предварительно до какого-либо рендеринга, а потом изменять их состояния или же рисовать новые примитивы в каждом кадре (OpenGL понимает, что неизмненяемые объекты можно кэшировать между кадрами). Я объединяю оба этих пути, подготавливая шрифтовые надписи и орбиты планет до рендеринга и рисуя планеты в каждом новом фрейме.

Все данные об диаметрах, орбитальных радиусах и периодах обращения планет я банально брал из одной-единственной таблицы в статье из википедии. Что удобно, все нужные данные указаны в ней относительно Земли (так устроена астрономическая система измерений), поэтому диаметр Земли и земной год можно брать за единицы исчисления в нашей модели.

А вы знаете, что расстояние от центра масс Солнца до центра масс Земли примерно равно 11740 диаметрам Земли? Это астрономическая единица (константа astro-unit) и относительно неё измеряются расстояния от Солнца до планет. А кроме того, диаметр солнца вмещает 109 диаметров Земли (в модели диаметр Земли представлен константой diameter-factor).

Зная эти данные, можно вычислять углы положений планет (в модели эллиптичность орбит не учитывается, это домашнее задание) и располагать их на модели.

Разбор кода

• описываются структуры звезды (star), планеты (planet) и планетной системы (она названа star-system поскольку центром является звезда), состоящей из звезды и планет
• описываются функции
  • получения вектора переноса (qtv - quick translate vector) планеты на основе её орбитального радиуса и периода обращения
  • получения вектора масштабирования (qsv - quick scale vector) планеты на основе её диаметра
  • быстрого вычисления угла (curang) положения планеты относительно точки (0, 0) (солнца) на основе периода обращения, используется в qtv
  • построения примитива орбиты (build-orbit) на основе орбитального радиуса
  • построения примитива метки (qto - quick text object) планеты по переданной строке
• создаётся звезда солнце, планеты и все они записываются в экземпляр “солнечная система” (solar-system). при построении планет создаются примитивы меток для каждой.
• на основе данных о планетах строятся орбиты
• описываются функции
  • draw-star, рисующая звезду
  • draw-planet, рисующая планету в нужной позиции относительно времени и перемещающая подготовленную текстовую метку в ту же позицию
• описывается функция render, которая поочерёдно рисует солнце и планеты, вызывая draw-star и draw-planet
• render назначается в качестве функции, исполняющейся для каждого кадра

Видеоролики