首先安装PyOpengl

  1. pip install PyOpenGL PyOpenGL_accelerate

64bit下可能存在glut的问题，解决如下

下载地址：（选择适合自己的版本）http://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/#pyopengl

下载下来的whl文件，用pip install file_name.whl进行安装后，问题解决。

在Ubuntu环境下

sudo apt-get install python-opengl

工程文件下载

项目效果

程序框架简介：
primitive 负责具体渲染的模型，主要是生成显示列表

  1. G_OBJ_PLANE = 1
    G_OBJ_SPHERE = 2
    G_OBJ_CUBE = 3

这些模型会在程序初始化的时候运行一次 Viewer的init函数中。

  1.  
  2. 主框架是Viewer文件
    MainLoop 里面定时调用这里注册的render函数

render 每次设置好MV矩阵，调用scene里面的render

Scene本身是一个节点的列表。每个节点会调用相应的显示列表来渲染。

代码Viewer.py

  1. # -*- coding: utf8 -*-
  2. from OpenGL.GL import glCallList, glClear, glClearColor, glColorMaterial, glCullFace, glDepthFunc, glDisable, glEnable,\
  3.                       glFlush, glGetFloatv, glLightfv, glLoadIdentity, glMatrixMode, glMultMatrixf, glPopMatrix, \
  4.                       glPushMatrix, glTranslated, glViewport, \
  5.                       GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, GL_BACK, GL_CULL_FACE, GL_COLOR_BUFFER_BIT, GL_COLOR_MATERIAL, \
  6.                       GL_DEPTH_BUFFER_BIT, GL_DEPTH_TEST, GL_FRONT_AND_BACK, GL_LESS, GL_LIGHT0, GL_LIGHTING, \
  7.                       GL_MODELVIEW, GL_MODELVIEW_MATRIX, GL_POSITION, GL_PROJECTION, GL_SPOT_DIRECTION
  8. from OpenGL.constants import GLfloat_3, GLfloat_4
  9. from OpenGL.GLU import gluPerspective, gluUnProject
  10. from OpenGL.GLUT import glutCreateWindow, glutDisplayFunc, glutGet, glutInit, glutInitDisplayMode, \
  11.                         glutInitWindowSize, glutMainLoop, \
  12.                         GLUT_SINGLE, GLUT_RGB, GLUT_WINDOW_HEIGHT, GLUT_WINDOW_WIDTH
  13. import numpy
  14. from numpy.linalg import norm, inv
  15. from primitive import init_primitives
  16. from Scene import Scene
  17. from node import Sphere
  18. from node import SnowFigure,Cube,Plane
  19.  
  20. class Viewer(object):
  21.     def __init__(self):
  22.         """ Initialize the viewer. """
  23.         #初始化接口，创建窗口并注册渲染函数
  24.         self.init_interface()
  25.         #初始化opengl的配置
  26.         self.init_opengl()
  27.         #初始化3d场景
  28.         self.init_scene()
  29.         #初始化交互操作相关的代码
  30.         self.init_interaction()
  31.         init_primitives()
  32.  
  33.     def init_interface(self):
  34.         """ 初始化窗口并注册渲染函数 """
  35.         glutInit()
  36.         glutInitWindowSize(640, 480)
  37.         glutCreateWindow("3D Modeller")
  38.         glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB)
  39.         #注册窗口渲染函数
  40.         glutDisplayFunc(self.render)
  41.  
  42.     def init_opengl(self):
  43.         """ 初始化opengl的配置 """
  44.         #模型视图矩阵
  45.         self.inverseModelView = numpy.identity(4)
  46.         #模型视图矩阵的逆矩阵
  47.         self.modelView = numpy.identity(4)
  48.  
  49.         #开启剔除操作效果
  50.         glEnable(GL_CULL_FACE)
  51.         #取消对多边形背面进行渲染的计算（看不到的部分不渲染）
  52.         glCullFace(GL_BACK)
  53.         #开启深度测试
  54.         glEnable(GL_DEPTH_TEST)
  55.         #测试是否被遮挡，被遮挡的物体不予渲染
  56.         glDepthFunc(GL_LESS)
  57.         #启用0号光源
  58.         glEnable(GL_LIGHT0)
  59.         #设置光源的位置
  60.         glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, GLfloat_4(0, 0, 1, 0))
  61.         #设置光源的照射方向
  62.         glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPOT_DIRECTION, GLfloat_3(0, 0, -1))
  63.         #设置材质颜色
  64.         glColorMaterial(GL_FRONT_AND_BACK, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE)
  65.         glEnable(GL_COLOR_MATERIAL)
  66.         #设置清屏的颜色
  67.         glClearColor(0.4, 0.4, 0.4, 0.0)
  68.  
  69.     def init_scene(self):
  70.         #初始化场景，之后实现
  71.         # 创建一个场景实例
  72.         self.scene = Scene()
  73.         # 初始化场景内的对象
  74.         self.create_sample_scene()
  75.  
  76.     def create_sample_scene(self):
  77.         # 创建一个球体
  78.         sphere_node = Sphere()
  79.         # 设置球体的颜色
  80.         sphere_node.color_index = 2
  81.         # 将球体放进场景中，默认在正中央
  82.         sphere_node.translate(2, 2, 0)
  83.         sphere_node.scale(4)
  84.         self.scene.add_node(sphere_node)
  85.  
  86.         # 添加小雪人
  87.         hierarchical_node = SnowFigure()
  88.         hierarchical_node.translate(-2, 0, -2)
  89.         hierarchical_node.scale(2)
  90.         self.scene.add_node(hierarchical_node)
  91.  
  92.         #添加立方体
  93.         cube_node=Cube()
  94.         cube_node.color_index=5
  95.         cube_node.translate(5,5,0)
  96.         cube_node.scale(1.8)
  97.         self.scene.add_node(cube_node)
  98.  
  99.         #添加Plane
  100.         plane_node=Plane()
  101.         plane_node.color_index=2
  102.         self.scene.add_node(plane_node)
  103.  
  104.     def init_interaction(self):
  105.         #初始化交互操作相关的代码，之后实现
  106.         pass
  107.  
  108.     def main_loop(self):
  109.         #程序主循环开始
  110.         glutMainLoop()
  111.  
  112.     def render(self):
  113.         #程序进入主循环后每一次循环调用的渲染函数
  114.         # 初始化投影矩阵
  115.         self.init_view()
  116.  
  117.         # 启动光照
  118.         glEnable(GL_LIGHTING)
  119.         # 清空颜色缓存与深度缓存
  120.         glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
  121.  
  122.         # 设置模型视图矩阵，目前为止用单位矩阵就行了。
  123.         glMatrixMode(GL_MODELVIEW)
  124.         glPushMatrix()
  125.         glLoadIdentity()
  126.  
  127.         # 渲染场景
  128.         self.scene.render()
  129.  
  130.         # 每次渲染后复位光照状态
  131.         glDisable(GL_LIGHTING)
  132.         glPopMatrix()
  133.         # 把数据刷新到显存上
  134.         glFlush()
  135.     def init_view(self):
  136.         """ 初始化投影矩阵 """
  137.         xSize, ySize = glutGet(GLUT_WINDOW_WIDTH), glutGet(GLUT_WINDOW_HEIGHT)
  138.         #得到屏幕宽高比
  139.         aspect_ratio = float(xSize) / float(ySize)
  140.  
  141.         #设置投影矩阵
  142.         glMatrixMode(GL_PROJECTION)
  143.         glLoadIdentity()
  144.  
  145.         #设置视口，应与窗口重合
  146.         glViewport(0, 0, xSize, ySize)
  147.         #设置透视，摄像机上下视野幅度70度
  148.         #视野范围到距离摄像机1000个单位为止。
  149.         gluPerspective(70, aspect_ratio, 0.1, 1000.0)
  150.         #摄像机镜头从原点后退15个单位
  151.         glTranslated(0, 0, -15)
  152. if __name__ == "__main__":
  153.     viewer = Viewer()
  154.     viewer.main_loop()

Scene.py

  1. # -*- coding: utf8 -*-
  2. class Scene(object):
  3.  
  4.     #放置节点的深度，放置的节点距离摄像机15个单位
  5.     PLACE_DEPTH = 15.0
  6.  
  7.     def __init__(self):
  8.         #场景下的节点队列
  9.         self.node_list = list()
  10.  
  11.     def add_node(self, node):
  12.         """ 在场景中加入一个新节点 """
  13.         self.node_list.append(node)
  14.  
  15.     def render(self):
  16.         """ 遍历场景下所有节点并渲染 """
  17.         for node in self.node_list:
  18.             node.render()

color.py

  1. # -*- coding: utf8 -*-
  2. MAX_COLOR = 9
  3. MIN_COLOR = 0
  4. COLORS = { # RGB Colors
  5.     0:  (1.0, 1.0, 1.0),
  6.     1:  (0.05, 0.05, 0.9),
  7.     2:  (0.05, 0.9, 0.05),
  8.     3:  (0.9, 0.05, 0.05),
  9.     4:  (0.9, 0.9, 0.0),
  10.     5:  (0.1, 0.8, 0.7),
  11.     6:  (0.7, 0.2, 0.7),
  12.     7:  (0.7, 0.7, 0.7),
  13.     8:  (0.4, 0.4, 0.4),
  14.     9:  (0.0, 0.0, 0.0),
  15. }

node.py

  1. # -*- coding: utf8 -*-
  2. import random
  3. from OpenGL.GL import glCallList, glColor3f, glMaterialfv, glMultMatrixf, glPopMatrix, glPushMatrix, \
  4.                       GL_EMISSION, GL_FRONT
  5. import numpy
  6. import color
  7. from primitive import G_OBJ_SPHERE,G_OBJ_CUBE,G_OBJ_PLANE
  8. from transform import scaling, translation
  9. class Node(object):
  10.     def __init__(self):
  11.         #该节点的颜色序号
  12.         self.color_index = random.randint(color.MIN_COLOR, color.MAX_COLOR)
  13.         #该节点的平移矩阵，决定了该节点在场景中的位置
  14.         self.translation_matrix = numpy.identity(4)
  15.         #该节点的缩放矩阵，决定了该节点的大小
  16.         self.scaling_matrix = numpy.identity(4)
  17.  
  18.     def render(self):
  19.         """ 渲染节点 """
  20.         glPushMatrix()
  21.         #实现平移
  22.         glMultMatrixf(numpy.transpose(self.translation_matrix))
  23.         #实现缩放
  24.         glMultMatrixf(self.scaling_matrix)
  25.         cur_color = color.COLORS[self.color_index]
  26.         #设置颜色
  27.         glColor3f(cur_color[0], cur_color[1], cur_color[2])
  28.         #渲染对象模型
  29.         self.render_self()
  30.         glPopMatrix()
  31.  
  32.     def render_self(self):
  33.         raise NotImplementedError(
  34.             "The Abstract Node Class doesn't define 'render_self'")
  35.  
  36.     def translate(self, x, y, z):
  37.         self.translation_matrix = numpy.dot(self.translation_matrix, translation([x, y, z]))
  38.  
  39.     def scale(self, s):
  40.         self.scaling_matrix = numpy.dot(self.scaling_matrix, scaling([s,s,s]))
  41.  
  42. class Primitive(Node):
  43.     def __init__(self):
  44.         super(Primitive, self).__init__()
  45.         self.call_list = None
  46.  
  47.     def render_self(self):
  48.         glCallList(self.call_list)
  49.  
  50. class Sphere(Primitive):
  51.     """ 球形图元 """
  52.  
  53.     def __init__(self):
  54.         super(Sphere, self).__init__()
  55.         self.call_list = G_OBJ_SPHERE
  56. class Cube(Primitive):
  57.     """ 立方体图元 """
  58.     def __init__(self):
  59.         super(Cube, self).__init__()
  60.         self.call_list = G_OBJ_CUBE
  61.  
  62. class Plane(Primitive):
  63.     def __init__(self):
  64.         super(Plane,self).__init__()
  65.         self.call_list=G_OBJ_PLANE
  66.  
  67. class HierarchicalNode(Node):
  68.     def __init__(self):
  69.         super(HierarchicalNode, self).__init__()
  70.         self.child_nodes = []
  71.  
  72.     def render_self(self):
  73.         for child in self.child_nodes:
  74.             child.render()
  75.  
  76. class SnowFigure(HierarchicalNode):
  77.     def __init__(self):
  78.         super(SnowFigure, self).__init__()
  79.         self.child_nodes = [Sphere(), Sphere(), Sphere()]
  80.         self.child_nodes[0].translate(0, -0.6, 0)
  81.         self.child_nodes[1].translate(0, 0.1, 0)
  82.         self.child_nodes[1].scale(0.8)
  83.         self.child_nodes[2].translate(0, 0.75, 0)
  84.         self.child_nodes[2].scale(0.7)
  85.         for child_node in self.child_nodes:
  86.             child_node.color_index = color.MIN_COLOR

transform.py

  1. # -*- coding: utf8 -*-
  2. import numpy
  3.  
  4. def translation(displacement):
  5.     """ 生成平移矩阵 """
  6.     t = numpy.identity(4)
  7.     t[0, 3] = displacement[0]
  8.     t[1, 3] = displacement[1]
  9.     t[2, 3] = displacement[2]
  10.     return t
  11.  
  12. def scaling(scale):
  13.     """ 生成缩放矩阵 """
  14.     s = numpy.identity(4)
  15.     s[0, 0] = scale[0]
  16.     s[1, 1] = scale[1]
  17.     s[2, 2] = scale[2]
  18.     s[3, 3] = 1
  19.     return s

primitive.py

  1. # -*- coding: utf8 -*-
  2. from OpenGL.GL import glBegin, glColor3f, glEnd, glEndList, glLineWidth, glNewList, glNormal3f, glVertex3f, \
  3.                       GL_COMPILE, GL_LINES, GL_QUADS
  4. from OpenGL.GLU import gluDeleteQuadric, gluNewQuadric, gluSphere
  5.  
  6. G_OBJ_PLANE = 1
  7. G_OBJ_SPHERE = 2
  8. G_OBJ_CUBE = 3
  9. def make_plane():
  10.     glNewList(G_OBJ_PLANE, GL_COMPILE)
  11.     glBegin(GL_LINES)
  12.     glColor3f(0, 0, 0)
  13.     for i in xrange(41):
  14.         glVertex3f(-10.0 + 0.5 * i, 0, -10)
  15.         glVertex3f(-10.0 + 0.5 * i, 0, 10)
  16.         glVertex3f(-10.0, 0, -10 + 0.5 * i)
  17.         glVertex3f(10.0, 0, -10 + 0.5 * i)
  18.  
  19.     # Axes
  20.     glEnd()
  21.     glLineWidth(5)
  22.  
  23.     glBegin(GL_LINES)
  24.     glColor3f(0.5, 0.7, 0.5)
  25.     glVertex3f(0.0, 0.0, 0.0)
  26.     glVertex3f(5, 0.0, 0.0)
  27.     glEnd()
  28.  
  29.     glBegin(GL_LINES)
  30.     glColor3f(0.5, 0.7, 0.5)
  31.     glVertex3f(0.0, 0.0, 0.0)
  32.     glVertex3f(0.0, 5, 0.0)
  33.     glEnd()
  34.  
  35.     glBegin(GL_LINES)
  36.     glColor3f(0.5, 0.7, 0.5)
  37.     glVertex3f(0.0, 0.0, 0.0)
  38.     glVertex3f(0.0, 0.0, 5)
  39.     glEnd()
  40.  
  41.     # Draw the Y.
  42.     glBegin(GL_LINES)
  43.     glColor3f(0.0, 0.0, 0.0)
  44.     glVertex3f(0.0, 5.0, 0.0)
  45.     glVertex3f(0.0, 5.5, 0.0)
  46.     glVertex3f(0.0, 5.5, 0.0)
  47.     glVertex3f(-0.5, 6.0, 0.0)
  48.     glVertex3f(0.0, 5.5, 0.0)
  49.     glVertex3f(0.5, 6.0, 0.0)
  50.  
  51.     # Draw the Z.
  52.     glVertex3f(-0.5, 0.0, 5.0)
  53.     glVertex3f(0.5, 0.0, 5.0)
  54.     glVertex3f(0.5, 0.0, 5.0)
  55.     glVertex3f(-0.5, 0.0, 6.0)
  56.     glVertex3f(-0.5, 0.0, 6.0)
  57.     glVertex3f(0.5, 0.0, 6.0)
  58.  
  59.     # Draw the X.
  60.     glVertex3f(5.0, 0.0, 0.5)
  61.     glVertex3f(6.0, 0.0, -0.5)
  62.     glVertex3f(5.0, 0.0, -0.5)
  63.     glVertex3f(6.0, 0.0, 0.5)
  64.  
  65.     glEnd()
  66.     glLineWidth(1)
  67.     glEndList()
  68.  
  69. def make_sphere():
  70.     """ 创建球形的渲染函数列表 """
  71.     glNewList(G_OBJ_SPHERE, GL_COMPILE)
  72.     quad = gluNewQuadric()
  73.     gluSphere(quad, 0.5, 30, 30)
  74.     gluDeleteQuadric(quad)
  75.     glEndList()
  76.  
  77. def make_cube():
  78.     glNewList(G_OBJ_CUBE, GL_COMPILE)
  79.     vertices = [((-0.5, -0.5, -0.5), (-0.5, -0.5, 0.5), (-0.5, 0.5, 0.5), (-0.5, 0.5, -0.5)),
  80.                 ((-0.5, -0.5, -0.5), (-0.5, 0.5, -0.5), (0.5, 0.5, -0.5), (0.5, -0.5, -0.5)),
  81.                 ((0.5, -0.5, -0.5), (0.5, 0.5, -0.5), (0.5, 0.5, 0.5), (0.5, -0.5, 0.5)),
  82.                 ((-0.5, -0.5, 0.5), (0.5, -0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5), (-0.5, 0.5, 0.5)),
  83.                 ((-0.5, -0.5, 0.5), (-0.5, -0.5, -0.5), (0.5, -0.5, -0.5), (0.5, -0.5, 0.5)),
  84.                 ((-0.5, 0.5, -0.5), (-0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, -0.5))]
  85.     normals = [(-1.0, 0.0, 0.0), (0.0, 0.0, -1.0), (1.0, 0.0, 0.0), (0.0, 0.0, 1.0), (0.0, -1.0, 0.0), (0.0, 1.0, 0.0)]
  86.  
  87.     glBegin(GL_QUADS)
  88.     for i in xrange(6):
  89.         glNormal3f(normals[i][0], normals[i][1], normals[i][2])
  90.         for j in xrange(4):
  91.             glVertex3f(vertices[i][j][0], vertices[i][j][1], vertices[i][j][2])
  92.     glEnd()
  93.     glEndList()
  94.  
  95. def init_primitives():
  96.     """ 初始化所有的图元渲染函数列表 """
  97.     make_plane()
  98.     make_sphere()
  99.     make_cube()

Python>>>创建一个简单的3D场景的更多相关文章

  1. Python创建一个简单的区块链

    区块链(Blockchain)是一种分布式账本(listributed ledger),它是一种仅供增加(append-only),内容不可变(immutable)的有序(ordered)链式数据结构 ...

  2. 基于python创建一个简单的HTTP-WEB服务器

    背景 大多数情况下主机资源只有开发和测试相关人员可以登录直接操作,且有些特定情况"答辩.演示.远程"等这些场景下是无法直接登录主机的.web是所有终端用户都可以访问了,解决了人员权 ...

  3. python创建一个简单的服务

    python -m http.server 8000 --bind 0.0.0.0 8000为端口 0.0.0.0允许远程访问

  4. 通过创建一个简单的骰子游戏来探究 Python

    在我的这系列的第一篇文章 中, 我已经讲解如何使用 Python 创建一个简单的.基于文本的骰子游戏.这次,我将展示如何使用 Python 模块 Pygame 来创建一个图形化游戏.它将需要几篇文章才 ...

  5. 使用Python创建一个简易的Web Server

    Python 2.x中自带了SimpleHTTPServer模块,到Python3.x中,该模块被合并到了http.server模块中.使用该模块,可以快速创建一个简易的Web服务器. 我们在C:\U ...

  6. Python框架学习之用Flask创建一个简单项目

    在前面一篇讲了如何创建一个虚拟环境,今天这一篇就来说说如何创建一个简单的Flask项目.关于Flask的具体介绍就不详细叙述了,我们只要知道它非常简洁.灵活和扩展性强就够了.它不像Django那样集成 ...

  7. Unity 2D游戏开发高速入门第1章创建一个简单的2D游戏

    Unity 2D游戏开发高速入门第1章创建一个简单的2D游戏 即使是如今,非常多初学游戏开发的同学.在谈到Unity的时候.依旧会觉得Unity仅仅能用于制作3D游戏的. 实际上.Unity在2013 ...

  8. 用django创建一个简单的sns

    用django创建一个简单的sns 1.首先创建一个工程newsns django-admin.py startproject newsns 在工程目录下新建一个文件夹templates,在该文件夹下 ...

  9. django创建一个简单的web站点

    一.新建project 使用Pycharm,File->New Project…,选择Django,给project命名 (project不能用test命名)   新建的project目录如下: ...

随机推荐

  1. jQuery原生框架-----------------事件

    jQuery.extend({ // 绑定事件 addEvent: function( ele, type, fn ) { // ele不是DOM,type不是字符串,fn不是函数,打包打走 if( ...

  2. UITableView去掉section的header的粘性

    思路:若header的高度为25,在滑动的时候将scrollView的内容偏移量上衣25,其实他还是粘在上面只不过我们看不到他了. ///---用于判断往上滑还是往下滑 var deltaY:CGFl ...

  3. 优化mysql运行环境的方法

    Mysql优化已经讲过很多篇教程了,而且网上也很多相关内容,但是本文我们是讲Linux下Mysql运行环境如何进行优化,有些地方与以往有所不同,也具有参考价值.具体mysql教程 如下: 一.修改Li ...

  4. a primary example for Functional programming in javascript

    background In pursuit of a real-world application, let’s say we need an e-commerce web applicationfo ...

  5. 布局容器layout Container

    画布canvas 盒子Box VBox Hbox-->HGroup VGroup 控制条 ControlBar

  6. PyCharm 3.4.1注册码

    PyCharm 3.4下载地址:http://www.jetbrains.com/pycharm/download/index.html PyCharm 3.0 注册码 PyCharm3 序列号 Li ...

  7. Java SCP copy local file to remote implementation

    最近做的项目中,有一个小需求,需要通过SCP把本地文件copy到远程服务器.查了好多资料,最终解决方案简单快速,分享一下. 在这里,需要用到4个jar包,分别是ant-jsch.jar,ant-lau ...

  8. lumia520刷机注意事项

    1.下载后的固件名称中设备名前的随机字符都要去掉 2.安装完nokia care suit后最好在driver目录下重新双击安装usb driver

  9. HTML5 LocalStorage 本地存储

    HTML5 LocalStorage 本地存储 说到本地存储,这玩意真是历尽千辛万苦才走到HTML5这一步,之前的历史大概如下图所示: 最早的Cookies自然是大家都知道,问题主要就是太小,大概也就 ...

  10. 主要由顶点容器构成的平面图形类（Shape）——（第一次作业Draw类定义升级）

    // https://github.com/orocos/orocos_kinematics_dynamics/blob/master/orocos_kdl/src/frames.hpp // Vec ...