VPython: simulaciones con sencillo motor 3D

Python es un lenguaje de programación cada vez más empleado en ámbitos académicos. La sencillez e inmediatez que transmite este intérprete lo hace ideal para exponer conceptos de forma clara y, sobre todo, como herramienta asequible a programadores no profesionales. VPython (Visual Python) en un módulo adicional que aporta un motor gráfico 3D igualmente sencillo de usar y que permite el desarrollo de pequeñas simulaciones ciéntificas de forma rápida y simple.

El carácter gratuito y multiplaforma de Python, y del módulo en cuestión, unido a la rápida curva de aprendizaje y claridad del lenguaje han propiciado el uso de ambos en desarrollos de modelos físicos entre estudiantes y círculos científicos. La selección de pequeños programas que acompañan a la distribución, a modo de ejemplos, es buena muestra de ello.

El principal objetivo del módulo es proporcionar un uso muy sencillo del motor 3D, de tal forma que el programador pueda centrarse más en el aspecto científico y didáctico del desarrollo que en el aspecto gráfico. Sirva de muestra el ejemplo que se presenta a continuación, que aparece en la web del producto, donde aparece una pelota votando con un movimiento vertical proporcionalmente afectado por la gravedad, y donde la mayoría del código es para definir el movimiento del objeto, siendo las referencias al motor gráfico mínimas (primera imagen inferior).

from visual import *
floor = box(length=4, height=0.5, width=4, color=color.blue)
ball = sphere(pos=(0,4,0), color=color.red)
ball.velocity = vector(0,-1,0)
dt = 0.01
while 1:
  rate(100)
  ball.pos = ball.pos + ball.velocity*dt
  if ball.y < 1:
    ball.velocity.y = -ball.velocity.y
 else:
   ball.velocity.y = ball.velocity.y - 9.8*dt

Técnicamente se implementa una clase principal y una serie de objetos que el programador puede usar para crear las figuras tridimensionales más habituales como esferas, cajas, cilindros, conos, etc. además de algunos elementos más específicos de desarrollos científicos como flechas, gráficos y estelas; aunque no es posible cargar modelos externos. Se ofrece un soporte limitado, aunque suficiente, para texturas, luces, textos y controles. Las opciones generales sobre el funcionamiento del motor, es decir sobre la forma de generar la escena, se reducen al mínimo imprescindible, siendo totalmente transparente su uso en la mayoría de los casos.

Comparado con cualquiera de los diversos motores 3D actualmente existentes para python u otros lenguajes, tanto gratuitos como comerciales, ofrece muchas menos posibilidades y más limitaciones. Sin embargo dichos entornos, habitualmente enfocados al mundo de los videojuegos, suelen requerir un mayor esfuerzo y, en muchos casos, conocimientos avanzados sobre generación de imágenes 3D en computadoras. VPython no genera escenas tridimensionales comparables con estos paquetes, aunque a cambio proporciona un soporte 3D casi inmediato para cualquier pequeño desarrollo.

Enlaces

Python
VPython
Earth Science Models

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