Python OpenGL基本設定方式

2022-05-20 19:04:57

OpenGL基本設定方式

參考：http://pyopengl.sourceforge.net

pip 安裝 PyOpenGL

pip install PyOpenGL PyOpenGL_accelerate

測試程式碼

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()

執行結果，繪製出一個彩色三角形：

Python+OpenGL庫理解及程式碼應用

1.讀取off檔案

使用工具庫（GLUT）建立 OpenGL 應用程式只需要四步：

（1）初始化glut庫：glutInit()

（2）建立glut視窗：glutCreateWindow('Quidam Of OpenGL')

（3）註冊繪圖的回撥函數： glutDisplayFunc(draw)

（4）進入glut主迴圈： glutMainLoop()

除了基本組成以外還可以：

（5）設定視窗初始顯示模式：初始化 glut 庫的時候，一般要用 glutInitDisplayMode() 來設定初始的顯示模式。例如：

glutInitDisplayMode( GLUT_DOUBLE | GLUT_ALPHA | GLUT_DEPTH)

（6）初始化畫布

glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0) # 設定畫布背景色。注意：這裡必須是4個引數	
glEnable(GL_DEPTH_TEST)          # 開啟深度測試，實現遮擋關係	
glDepthFunc(GL_LEQUAL)           # 設定深度測試函數

關於draw()函數的基本組成：

（1）清除螢幕及深度快取

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)

（2）設定投影

投影設定也是每次重繪都需要的步驟之一。glOrtho() 用來設定平行投影，glFrustum() 用來設定透視投影。這兩個函數的引數相同，都是視景體的 left / right / bottom / top / near / far 六個面。視景體的 left / right / bottom / top 四個面圍成的矩形，就是視口。near 就是投影面，其值是投影面距離視點的距離，far 是視景體的後截面，其值是後截面距離視點的距離。far 和 near 的差值，就是視景體的深度。視點和視景體的相對位置關係是固定的，視點移動時，視景體也隨之移動。假設 view 是視景體，width 和 height 是視窗的寬度和高度，在投影變換之前，需要先宣告是對投影矩陣的操作，並將投影矩陣單位化：

glMatrixMode(GL_PROJECTION) ，含義為選定矩陣為模型-觀察變換矩陣

OpenGL中的變換命令都是對當前矩陣（當前矩陣為以後圖形變換所要使用的矩陣）進行操作，因此在選定可修#改矩陣後，應首先用glLoadIdentity()命令設定當前操作矩陣為單位矩陣

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）設定視點

視點是和視景體關聯的概念。設定視點需要考慮眼睛在哪兒、看哪兒、頭頂朝哪兒，分別對應著eye, lookat 和 eye_up 三個向量.

gluLookAt(	
       #設定相機在世界座標系中的位置
       eye[0], eye[1], eye[2], 	
       #相機鏡頭對準的物體在世界座標系中的位置
       look_at[0], look_at[1], look_at[2],
	   #相機向上的方向在世界座標系中的方向
       eye_up[0], eye_up[1], eye_up[2]	
   )

（4）設定視口

視口的大小和尺寸是在視窗座標系中進行度量的，預設狀態下其座標原點位於視窗的左下角，其尺寸與視窗的大小相同。

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

（5）設定模型變換

模型平移、旋轉、縮放等幾何變換，需要切換到模型矩陣：

glMatrixMode(GL_MODELVIEW)	
glLoadIdentity()
#平移操作函數
glTanslate(x,y,z)
#平移，（x,y,z,1）乘以 N（4x4矩陣）進行矩陣變換
glMultMatrixf(N)
#旋轉函數,繞向量v=(x,y,z)T逆時針方向旋轉angle指定的角度。  
glRotate（angle,x,y,z）
#縮放函數	
glScale(1.0, 1.0, 1.0)

同時使用檢視變換和模型變換，需要先呼叫檢視變換函數，後呼叫模型變換函數，以保證模型變換首先對物體起作用。

多種變換組合呼叫順序，寫函數的時候要注意順序，否則可能不起作用

具體程式碼分析

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檔案中資料按行讀取出來，儲存到列表中,由於邊數事先看了為0，所以沒遍歷邊，如果邊不為0，記得遍歷，並在後文加上邊的繪製
    for line in lines:
        m.append(line.split())
    for i in range(len(m)):
        #跳過第一行的OFF
        if m[i][0] == 'OFF':
            continue
        #記錄定點數，面片數和邊數
        elif i == 1:
            v_cout = int(m[i][0])
            f_count = int(m[i][1])
            e_count = int(m[i][2])
            continue
        #把字元型資料轉化為數值型資料
        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
 
 
#繪畫模型
def draw():
    global angle
    #讀取OFF檔案包含的頂點，面片，邊和off檔案儲存資料資訊
    v_cout, f_count, e_count, n = readOFF()
    # 設定渲染背景
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0)
    #清除快取
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
    # 設定投影（透視投影）
    glMatrixMode(GL_PROJECTION)
    glLoadIdentity()
    # 投影變換
    gluPerspective(100, 1, 0.5, 100)
 
    angle += 0.05
    while angle > 360:
        angle -= 360
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW)
    glLoadIdentity()
    # 視口變換
    glViewport(100, 100, 500, 500)
    #設定觀察變換
    #設定視點
    gluLookAt(
        -5, 5, 0,
        0, 0, 0,
        0, 1, 0,
    )
    #設定模型變換
    #平移
    glTranslate(1, 1, 0)
    #旋轉
    glRotatef(angle, -5, 5, 0)
    # 縮放
    glScalef(5, 5, 5)
 
    for i in range(f_count):
        #獲取頂點個數，和頂點資訊
        cout , a, b, c = n[v_cout + i]
        cout, a, b, c=int(cout) ,int(a) ,int(b) ,int(c)
        #得到頂點位置
        a1, a2, a3 = n[a]
        b1, b2, b3 = n[b]
        c1, c2, c3 = n[c]
        #繪製多面體
        glBegin(GL_POLYGON)
        glVertex3f(a1, a2, a3)
        glVertex3f(b1, b2, b3)
        glVertex3f(c1, c2, c3)
        glEnd();
    # 重新整理快取
    glFlush()
 
#關閉視窗
def close(key,x,y):
    if key==b'x1b':
        glutDestroyWindow(win_id)
 
if __name__ == "__main__":
    angle = 0
    # 初始化glut視窗
    glutInit()
    # 設定視窗顯示模式：RGBA四通道|單快取|深度
    glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_SINGLE | GLUT_DEPTH)
    # 初始化視窗大小
    glutInitWindowSize(1000, 800)
    # 建立視窗
    win_id = glutCreateWindow("CUBE")
    # 設定渲染函數
    glutDisplayFunc(draw)
    # 設定視窗空閒時函數
    glutIdleFunc(draw)
    # 開啟深度測試
    glEnable(GL_DEPTH_TEST)
    # 開啟視窗主迴圈
    glutMainLoop()

以上為個人經驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支援it145.com。