Глобус в терминале: Земля из символов Брайля и реальная смена дня и ночи

Представьте, что в уголке вашего терминала висит глобус Земли, и ночь на нём наступает там же, где за окном. Я написал такую программу за два дня. Она загружает карту мира, обтягивает ею сферу и отображает её символами: точками шрифта Брайля, значками Юникода либо буквами. Шар вращается мышью и раскрашивается одной из десяти палитр. Помимо Земли утилита показывает Солнце, Луну, все планеты и Цереру. Практической ценности у неё нет.

С чего всё началось

Однажды мне попался в pinterest прикольный пост: Земля, сложенная из букв, в окружении тонкого кольца, с редкими звёздами вокруг. Захотелось сделать такую же картинку в терминале. Я подумал: пусть сфера вращается, а материки сохраняют собственный цвет. В результате программа может воссоздать и исходный постер.

Установка

Для работы достаточно терминала, умеющего выводить цвета. Внутри сборки уже находятся интерпретатор Python, библиотека NumPy и карты всех тел. Установка состоит из одной команды:

curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/pluttan/ascii-earth/main/install.sh | sh

Или:

brew install pluttan/tap/ascii-earth

Сборки для Windows пока нет. Я тестировал поведение на macOS и Linux, сеансы внутри tmux и соединения через mosh.

Если запустить без аргументов, программа один раз отрисовывает Землю по размеру окна и завершается. Настоящая жизнь начинается в интерактивном режиме:

ascii-earth -i

Далее глобусом управляют мышью и клавиатурой: перетаскивание вращает сферу, а колёсико меняет масштаб. Клавиша ? выводит перечень всех клавиш, q завершает работу.

Что можно менять

Ниже перечислены клавиши интерактивного режима.

Те же параметры можно задать через аргументы командной строки, если требуется сразу получить картинку в определённом виде:

ascii-earth --body saturn --lat 26          # Сатурн, кольца раскрыты
ascii-earth --sun                           # Земля прямо сейчас: день и ночь
ascii-earth --palette catppuccin            # палитра Catppuccin
ascii-earth --scale real --body mars        # Марс в честном размере
ascii-earth --spin                          # шар крутится сам, Ctrl+C для выхода

Раскраска и палитры

Всего десять палитр, и та, что имитирует природные цвета, напоминает атлас: синий океан, зелёные леса, жёлтые пустыни. Палитры играют с цветом: синяя, зелёная, янтарная, ледяная, серая, inferno, неоновая и Catppuccin. Клавиша p циклически меняет палитру прямо во время работы, а [, ], , и . регулируют насыщенность и яркость.

Исходный цвет считывается с реальной карты, после чего палитра его перекрашивает. Палитра Catppuccin заимствует цвета из одноимённой темы. Когда терминал не заявляет о поддержке 24-битного цвета, программа автоматически переключается в режим 256 цветов.

Доступны три набора символов, переключаемых клавишей g, причём по умолчанию используется Брайль, дающий самые плавные очертания. Последовательность из 56 символов Юникода создаёт наиболее пёстрое изображение, а буквы ASCII ближе всего к тому плакату.

Также можно задать подписи сверху и снизу. Если выбрать буквы, синюю палитру и две строки подписей, программа воспроизводит тот самый постер:

ascii-earth --glyphs ascii --palette blue \
    --top "THAT'S NO EARTH!" --bottom "IT'S A SPACE STATION."

Восемь точек на клетку

Чем символы Брайля превосходят обычные буквы? Обычная буква заполняет клетку одним цветовым пятном, тогда как в Юникоде существует блок из 256 знаков Брайля, каждый из которых содержит восемь точек в сетке 2 на 4. Каждая точка соответствует отдельному биту; символ формируется прибавлением суммы битов активных точек к коду U+2800.

Одна терминальная клетка превращается в восемь пикселей. Цвет у клетки остаётся одним, но граница диска и береговые линии получаются сглаженными. Решение о том, какие точки активировать, принимает упорядоченное размытие по матрице Байера 4×4: в светлых областях зажигается больше точек, в тёмных меньше.

Я строю изображение от экранных координат к карте. Для каждого экранного пикселя вычисляю соответствующую точку на сфере, применяю к ней поворот на угол наклона оси, после чего определяю широту и долготу. По этим координатам из карты извлекаю цвет. Поскольку клетка терминала вдвое выше, чем широка, мне приходится сжимать диск по вертикали вдвое, иначе Земля выглядела бы вытянутой.

День и ночь по реальному Солнцу

Клавиша n активирует реальный терминатор дня и ночи. Программа вычисляет подсолнечную точку, то есть место, где Солнце находится в зените. Широта определяется днём года, а долгота временем по UTC: каждый час Солнце сдвигается на 15 градусов к западу. Ночная сторона отображается в чёрно-белой гамме, причём море делается темнее суши, чтобы очертания берегов оставались различимыми. Погрешность составляет пару градусов, для визуализации этого достаточно.

Клавиша f включает режим отслеживания Солнца. Центр диска совмещается с подсолнечной точкой, так что видимой остаётся лишь дневная сторона. Земля вращается под Солнцем с реальной скоростью, один оборот в сутки. Кадр обновляется ежесекундно, и такой глобус удобно размещать в узкой панели tmux:

ascii-earth --follow

Солнце, Луна и планеты

Клавиши < и > циклически переключают 11 небесных тел: Солнце, восемь планет, Луну и Цереру. Карту Земли я загрузил из NASA Blue Marble, а остальные из Solar System Scope под лицензией CC BY 4.0.

Сатурн и Уран обладают кольцами, причём передняя дуга рисуется поверх сферы, а задняя скрывается за ней. В кольце Сатурна заметна тёмная щель, напоминающая деление Кассини. Однородное кольцо при вращении казалось бы статичным, поэтому в кольцо внесены неравномерные сгустки.

Клавиша m переключает масштаб, и в режиме fit каждое тело полностью занимает экран. Режим real сохраняет реальные пропорции: Солнце в 109 раз больше Земли и заполняет экран сплошной стеной, тогда как Церера видна крохотным кружком. Режим sqrt извлекает квадратный корень из отношения радиусов. При таком масштабе Солнце превосходит Землю примерно в 10 раз, и при переключении тел наглядно видно соотношение размеров. Колёсико мыши в этих режимах масштабирует все тела синхронно.

Что получилось

У меня вышел скрипт на Python, умещающийся в одном файле объёмом примерно в тысячу строк. Он отображает 11 небесных тел, используя три набора символов и десять цветовых схем, определяет, где сейчас день, а где ночь, и работает полностью офлайн. Код открыт под лицензией MIT: https://github.com/pluttan/ascii-earth.