Vispy多重图

Question

我是python编程的新手，正在为Vispy库而苦苦挣扎。

基本上，我有一个树莓派连接到两个Arduinos加速计传感器。raspberry正在通过UDP将来自两个传感器的X、Y和Z值发送到我的计算机。然后我的计算机必须显示9个图表:6个用于两个传感器的x，y和z的演变，3个用于它们之间的差异(X1-X2，Y1-Y2和Z1-Z2)，最后，它必须是实时的。

对于最后一点，我想使用Vispy库。在阅读了文档之后，我想出了以下代码：

#!/usr/bin/env python3

import numpy as np
from vispy import app
from vispy import gloo
import socket
from itertools import count

# init x, y arrays
x1_vals = []
time_vals = []

#UDP connection from Raspberry pi
UDP_IP = ""
UDP_PORT = 5005

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.bind((UDP_IP, UDP_PORT))

# Initialize the index and set it to 1
index = count()
next(index)

# Initialize the Canvas c
c = app.Canvas(keys='interactive')

vertex = """
attribute vec2 a_position;
void main (void)
{
    gl_Position = vec4(a_position, 0.0, 1.0);
}
"""

fragment = """
void main()
{
    gl_FragColor = vec4(0.0, 0.0, 15.0, 10.0);
}
"""
program = gloo.Program(vertex, fragment)

@c.connect
def on_resize(event):
    gloo.set_viewport(0, 0, *event.size)

@c.connect
def on_draw(event):
    gloo.clear((1,1,1,1))
    program.draw('line_strip')


def on_timer(event):
    
    # next index
    cpt = next(index)
    
    # Get data from UDP
    recv, addr = sock.recvfrom(1024)
    data = recv.decode('UTF-8').split(';')
    
    # We want to display only 100 samples so the graph still readable.
    # So we delete the first value of the x array if there are more than 100 values
    if (cpt > 100):
        del x1_vals[0]
        time_vals = np.linspace(-1.0, +1.0, 100)      
    else:
        time_vals = np.linspace(-1.0, +1.0, cpt)

    # The values must be bound between -1.0 and 1.0
    tmp = float(data[0])*0.5
    if (tmp >= 1):
        tmp = float(0.99)
    elif (tmp <= -1):
        tmp = float(-0.99)
    
    x1_vals.append(tmp)
    
    # Then we concatenate the arrays of x and y
    program['a_position'] = np.c_[time_vals, x1_vals].astype(np.float32)
    c.update()
   
c.timer = app.Timer('auto', connect=on_timer, start=True)
    
c.show()
app.run()

因此，正如注释所描述的那样，它首先初始化UDP连接和画布，然后为接收到的每个值使用新添加的值更新画布。如果值的数量超过100，则会删除数组的第一个值，以保持采样数量不变。

当我只想显示X1加速度计传感器的演变时，它工作得很好。所以现在我选择了the code from the Vispy documentation which demonstrates how to show multiple graphs，但是代码对于我的水平来说有点太复杂了。

基本上，在我的代码中，我接收data数组中的所有感应器值。我选择了第一个值0，但完整的数据如下所示：[x1, y1, z1, dx, dy, dz, x2, y2, z2]，其中dx = x1 - x2，dy = y1 - y2，dz = z1 - z2。(差值必须直接在覆盆子上计算)。

因此，我尝试修改文档中的代码，如下所示：

# Number of cols and rows in the table.
nrows = 3
ncols = 3

# Number of signals.
m = nrows*ncols

# Number of samples per signal.
n = 100

因为我想要9个图表，每个图表只有100个样本。

我忽略了索引，颜色，并删除了振幅，这在我的情况下是不需要的。基本上，我几乎保留了整个设置部分的原始代码，然后我用我的def on_timer替换了它。

现在，我正在尝试用我自己的数据提供给来自GLSL的a_position数组。但我不确定如何准备数据以使其在此代码中正常工作。我很难理解这些代码行是做什么的：

# GLSL C code
VERT_SHADER = """
    // Compute the x coordinate from the time index.
    float x = -1 + 2*a_index.z / (u_n-1);
    vec2 position = vec2(x - (1 - 1 / u_scale.x), a_position);
    // Find the affine transformation for the subplots.
    vec2 a = vec2(1./ncols, 1./nrows)*.9;
    vec2 b = vec2(-1 + 2*(a_index.x+.5) / ncols,
                  -1 + 2*(a_index.y+.5) / nrows);
    // Apply the static subplot transformation + scaling.
    gl_Position = vec4(a*u_scale*position+b, 0.0, 1.0);
"""

# Python code
def __init__(self):
    self.program['a_position'] = y.reshape(-1, 1)
    
def on_timer(self, event):
    k = 10
    y[:, :-k] = y[:, k:]
    y[:, -k:] = amplitudes * np.random.randn(m, k)

    self.program['a_position'].set_data(y.ravel().astype(np.float32))

我删除了周围的代码，我认为我正在理解。

请注意，即使我从python开始，我也知道当我在代码中使用bare对象时，他们正在使用Canvas的类定义。我了解self和其他工具的用法。

如何使realtime_signals文档中的代码适合我的情况？

Answer 1

免责声明:总的来说，在我看来，实时信号的例子有点不靠谱。它“作弊”地生成了尽可能多的图，但最终的结果是快速的。

这段着色器代码所做的就是尝试获取一系列的线顶点，并找出它们应该进入哪个“子图”。所有线的所有顶点将作为一个数组进入着色器。着色器代码试图说“这个顶点在数组中是第23位的，这意味着它必须属于子图5，并且它是该图中的第三个点，因为我们知道每个图有5个点”(作为示例)。着色器主要通过a_index中的信息执行此操作。例如，这一位：

    // Compute the x coordinate from the time index.
    float x = -1 + 2*a_index.z / (u_n-1);
    vec2 position = vec2(x - (1 - 1 / u_scale.x), a_position);

根据点所在的子图调整x坐标(a_position)。

下一个块：

    // Find the affine transformation for the subplots.
    vec2 a = vec2(1./ncols, 1./nrows)*.9;
    vec2 b = vec2(-1 + 2*(a_index.x+.5) / ncols,
                  -1 + 2*(a_index.y+.5) / nrows);
    // Apply the static subplot transformation + scaling.
    gl_Position = vec4(a*u_scale*position+b, 0.0, 1.0);

正在尝试确定每个子图应该有多大。所以第一个块是“这个点落在哪个子图中”，这个是“这个点在那个子图中的位置”。这段代码提出了一个线性仿射变换(y = m*x + b)来将线缩放到合适的大小，以便所有的子图都是相同的大小并且不会重叠。

我不确定如果不重新遍历整个脚本并尝试理解a_index中的每个值到底是什么，我就不能深入了解更多细节。

编辑：另一个建议，从长远来看，您可能希望将UDP recv代码移动到一个单独的线程(如果使用Qt后端，则为QThread)，该线程在新数据可用时发出一个信号。这样，GUI/主线程会保持响应，而不会挂起等待数据进入。