Python OpenGL基本配置方式

目录

• OpenGL基本配置方式
  • pip 安装 PyOpenGL
  • 测试代码
• Python+OpenGL库理解及代码应用
  • 1.读取off文件

OpenGL基本配置方式

参考：http://pyopengl.sourceforge.net

pip 安装 PyOpenGL

pip install PyOpenGL PyOpenGL_accelerate

测试代码

from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLU import *
from OpenGL.GLUT import *
 
def init():
    glClearColor(1,1,1,1)
    gluOrtho2D(-1,1,-1,1)
 
def triangle():
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)
    glColor3f(1,0,0)
    glBegin(GL_TRIANGLES)
 
    glColor3f(1,0,0)
    glVertex2f(-1, -1)
    
    glColor3f(0,1,0)
    glVertex2f(1, -1)
    
    glColor3f(0,0,1)
    glVertex2f(0, 1)
    
    glEnd()
    glFlush()
 
def main():
    glutInit(sys.argv)
    glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB)
    glutInitWindowSize(800,600)
    glutInitWindowPosition(50,50)
    glutCreateWindow("Triangle")
    glutDisplayFunc(triangle)
    init()
    glutMainLoop()
 
if __name__ == '__main__':
    main()

运行结果，绘制出一个彩色三角形：

Python+OpenGL库理解及代码应用

1.读取off文件

使用工具库（GLUT）创建 OpenGL 应用程序只需要四步：

（1）初始化glut库：glutInit()

（2）创建glut窗口：glutCreateWindow('Quidam Of OpenGL')

（3）注册绘图的回调函数： glutDisplayFunc(draw)

（4）进入glut主循环： glutMainLoop()

除了基本组成以外还可以：

（5）设置窗口初始显示模式：初始化 glut 库的时候，一般要用 glutInitDisplayMode() 来设置初始的显示模式。例如：

glutInitDisplayMode( GLUT_DOUBLE | GLUT_ALPHA | GLUT_DEPTH)

 （6）初始化画布

glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0) # 设置画布背景色。注意：这里必须是4个参数	
glEnable(GL_DEPTH_TEST)          # 开启深度测试，实现遮挡关系	
glDepthFunc(GL_LEQUAL)           # 设置深度测试函数

关于draw()函数的基本组成：

（1）清除屏幕及深度缓存

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)

（2）设置投影

投影设置也是每次重绘都需要的步骤之一。glOrtho() 用来设置平行投影，glFrustum() 用来设置透视投影。这两个函数的参数相同，都是视景体的 left / right / bottom / top / near / far 六个面。视景体的 left / right / bottom / top 四个面围成的矩形，就是视口。near 就是投影面，其值是投影面距离视点的距离，far 是视景体的后截面，其值是后截面距离视点的距离。far 和 near 的差值，就是视景体的深度。视点和视景体的相对位置关系是固定的，视点移动时，视景体也随之移动。假设 view 是视景体，width 和 height 是窗口的宽度和高度，在投影变换之前，需要先声明是对投影矩阵的操作，并将投影矩阵单位化：

glMatrixMode(GL_PROJECTION)   ，含义为选定矩阵为模型-观察变换 矩阵

OpenGL中的变换命令都是对当前矩阵（当前矩阵为以后图形变换所要使用的矩阵）进行操作，因此在选定可修#改矩阵后，应首先用glLoadIdentity()命令设置当前操作矩阵为单位矩阵

glMatrixMode(GL_PROJECTION)	
glLoadIdentity()	
if width > height:	
  k = width / height	
  glFrustum(view [0]*k, view [1]*k, view [2], view [3], view [4], view [5])	
else:	
  k = height / width	
  glFrustum(view [0], view [1], view [2]*k, view [3]*k, view [4], view [5])

 （3）设置视点

视点是和视景体关联的概念。设置视点需要考虑眼睛在哪儿、看哪儿、头顶朝哪儿，分别对应着eye, lookat 和 eye_up 三个向量.

gluLookAt(	
       #设置相机在世界坐标系中的位置
       eye[0], eye[1], eye[2], 	
       #相机镜头对准的物体在世界坐标系中的位置
       look_at[0], look_at[1], look_at[2],
	   #相机向上的方向在世界坐标系中的方向
       eye_up[0], eye_up[1], eye_up[2]	
   )

（4）设置视口 

视口的大小和尺寸是在窗口坐标系中进行度量的， 默认状 态下其坐标原点位于窗口的左下角，其尺寸与窗口的大小 相同。

#glViewport(GLint x, Glint y, Glsizei width, Glsizei height)
glViewport(0, 0, width, height)

（5）设置模型变换

模型平移、旋转、缩放等几何变换，需要切换到模型矩阵：

glMatrixMode(GL_MODELVIEW)	
glLoadIdentity()
#平移操作函数
glTanslate(x,y,z)
#平移，（x,y,z,1）乘以 N（4x4矩阵）进行矩阵变换
glMultMatrixf(N)
#旋转函数,绕矢量v=(x,y,z)T逆时针方向旋转angle指定的角度。  
glRotate（angle,x,y,z）
#缩放函数	
glScale(1.0, 1.0, 1.0)

同时使用视图变换和模型变换，需要先调用视图变换函数，后调用模型变换函数，以保证模型变换首先对物体起作用。

多种变换组合调用顺序 ，写函数的时候要注意顺序，否则可能不起作用

具体代码分析

from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLU import *
from OpenGL.GLUT import *
import numpy as np
 
def readOFF():
    file_path = '../off/m1.off'
    f = open(file_path, 'r', encoding='utf-8')
    lines = f.readlines()
    m = []
    n = []
    #把off文件中数据按行读取出来，存储到列表中,由于边数事先看了为0，所以没遍历边，如果边不为0，记得遍历，并在后文加上边的绘制
    for line in lines:
        m.append(line.split())
    for i in range(len(m)):
        #跳过第一行的OFF
        if m[i][0] == 'OFF':
            continue
        #记录定点数，面片数和边数
        elif i == 1:
            v_cout = int(m[i][0])
            f_count = int(m[i][1])
            e_count = int(m[i][2])
            continue
        #把字符型数据转化为数值型数据
        else:
            for j in range(len(m[i])):
                m[i][j] = float(m[i][j])
            n.append(m[i])
    return v_cout, f_count, e_count, n
 
 
#绘画模型
def draw():
    global angle
    #读取OFF文件包含的顶点，面片，边和off文件存储数据信息
    v_cout, f_count, e_count, n = readOFF()
    # 设置渲染背景
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0)
    #清除缓存
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
    # 设置投影（透视投影）
    glMatrixMode(GL_PROJECTION)
    glLoadIdentity()
    # 投影变换
    gluPerspective(100, 1, 0.5, 100)
 
    angle += 0.05
    while angle > 360:
        angle -= 360
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW)
    glLoadIdentity()
    # 视口变换
    glViewport(100, 100, 500, 500)
    #设置观察变换
    #设置视点
    gluLookAt(
        -5, 5, 0,
        0, 0, 0,
        0, 1, 0,
    )
    #设置模型变换
    #平移
    glTranslate(1, 1, 0)
    #旋转
    glRotatef(angle, -5, 5, 0)
    # 缩放
    glScalef(5, 5, 5)
 
    for i in range(f_count):
        #获取顶点个数，和顶点信息
        cout , a, b, c = n[v_cout + i]
        cout, a, b, c=int(cout) ,int(a) ,int(b) ,int(c)
        #得到顶点位置
        a1, a2, a3 = n[a]
        b1, b2, b3 = n[b]
        c1, c2, c3 = n[c]
        #绘制多面体
        glBegin(GL_POLYGON)
        glVertex3f(a1, a2, a3)
        glVertex3f(b1, b2, b3)
        glVertex3f(c1, c2, c3)
        glEnd();
    # 刷新缓存
    glFlush()
 
#关闭窗口
def close(key,x,y):
    if key==b'\x1b':
        glutDestroyWindow(win_id)
 
if __name__ == "__main__":
    angle = 0
    # 初始化glut窗口
    glutInit()
    # 设置窗口显示模式：RGBA四通道|单缓存|深度
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_SINGLE | GLUT_DEPTH)
    # 初始化窗口大小
    glutInitWindowSize(1000, 800)
    # 创建窗口
    win_id = glutCreateWindow("CUBE")
    # 设置渲染函数
    glutDisplayFunc(draw)
    # 设置窗口空闲时函数
    glutIdleFunc(draw)
    # 开启深度测试
    glEnable(GL_DEPTH_TEST)
    # 开启窗口主循环
    glutMainLoop()