Python作為目前較廣泛的編程語(yǔ)言, 用于制作3D游戲可謂得心應(yīng)手。本文講解使用Python pyglet庫(kù)自制簡(jiǎn)易3D引擎的方法技巧。
上篇：Python pyglet 自制3D引擎入門(一) – 繪制幾何體、創(chuàng)建3D場(chǎng)景
先放效果圖:
導(dǎo)入pyglet及初始化
pyglet.window部分用于實(shí)現(xiàn)窗口操作, pyglet.gl以及pyglet.gl.glu模塊包含了OpenGL的繪圖函數(shù), 也是3D引擎中的關(guān)鍵部分。pyglet模塊可通過(guò)pip安裝: pip install pyglet。
import pyglet
from pyglet.gl import *
from pyglet.gl.glu import *
from pyglet.window import key
import math
from random import random, randint
定義常量和數(shù)據(jù):
WIDTH=400;HEIGHT=400
angle_xy = math.pi / 2 # X-Y平面內(nèi)的相機(jī)角度, 弧度制(0-360°變?yōu)?-2π)
angle_z = 0 # 相機(jī)繞Z軸旋轉(zhuǎn)的角度
distance = 20
centerx,centery,centerz = 38,9, -11 # 中心點(diǎn)位置, 相機(jī)繞中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)
data = [(3.2045, 50.7902), (1.5227, 49.5507), (0.2268, 47.9115), (-0.6292, 46.0584), (-0.9964, 44.1779), (-0.8378, 42.4295), (-0.5548, 41.6411), (-0.1348, 40.9221),
(0.4219, 40.2782), (1.9425, 39.2276), (2.9045, 38.8233), (4.0, 38.5), (2.9045, 38.1766), (1.9424, 37.7722), (0.4218, 36.7216), (-0.1349, 36.0778), (-0.5548, 35.3589), (-0.8378, 34.5706), (-0.9964, 32.8226),
(-0.6291, 30.9425), (0.227, 29.09), (1.5229, 27.4513), (3.2048, 26.2122), (5.2203, 25.5298), (7.5231, 25.5104), (10.0749, 26.2121), (12.8454, 27.6578), (15.812, 29.848),
(18.9593, 32.7712), (22.2779, 36.4131), (24.0, 38.5), (22.2778, 40.5874), (18.9591, 44.2302), (15.8118, 47.1541), (12.8451, 49.3448), (10.0746, 50.7907),
(7.5228, 51.4924), (5.22, 51.4729)]# 心形的矢量圖數(shù)據(jù)
z1=8; z2=10 # 心形兩個(gè)面的z坐標(biāo)
初始化pyglet的Window對(duì)象, 用于繪制圖形、接收事件。
# sample_buffers為抗鋸齒，depth_size為啟用z排序
conf = pyglet.gl.Config(sample_buffers=1, samples=4, depth_size=1)
window = pyglet.window.Window(height=HEIGHT, width=WIDTH,
config=conf)
相機(jī)控制
類似于一些3D游戲，我們這里的相機(jī)需要實(shí)現(xiàn)360°無(wú)死角的旋轉(zhuǎn)。
convert_pos()用于轉(zhuǎn)換相機(jī)的坐標(biāo)。其中：
相機(jī)繞著一個(gè)中心點(diǎn), 2個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
想象相機(jī)和中心點(diǎn)距離不變, 中心點(diǎn)是球心, 相機(jī)就相當(dāng)于在一個(gè)球體表面自由移動(dòng)。程序中angle_xy類似于球體的“經(jīng)度”, angle_z類似“緯度”。通過(guò)“經(jīng)度”和“緯度”， 就能控制相機(jī)移動(dòng)。
另外, 一些3D游戲除了使用以上的“經(jīng)度”和“緯度”, 還使用了第三根軸控制相機(jī)的旋轉(zhuǎn)。
像下面這樣:
def convert_pos():
# 將相機(jī)角度轉(zhuǎn)換為相機(jī)的X,Y,Z坐標(biāo)
if math.pi/2 < angle_z < math.pi * 1.5:
flag = -1 # 相機(jī)朝下
else:
flag = 1 # 相機(jī)朝上
cam_x=math.cos(angle_xy)*distance *math.cos(angle_z) + centerx
cam_y=math.sin(angle_xy)*distance *math.cos(angle_z) + centery
cam_z=math.sin(angle_z)*distance + centerz
return cam_x,cam_y,cam_z,flag
這是綁定pyglet窗口的事件。
按↑,↓,←,→鍵或拖動(dòng)鼠標(biāo)切換查看角度，按Page Up / Page Down鍵或滾動(dòng)鼠標(biāo)，調(diào)整遠(yuǎn)近。
@window.event
def on_key_press(k,_):
global angle_xy,angle_z,distance
if k==key.DOWN: # 下
angle_z -= math.pi * 1/18 # 10°
elif k==key.UP:# 上
angle_z += math.pi * 1/18
elif k==key.LEFT: # 左
angle_xy -= math.pi * 1/18
elif k==key.RIGHT: # 右
angle_xy += math.pi * 1/18
elif k==key.PAGEUP: # page up
distance/=1.15
elif k==key.PAGEDOWN: # page down
distance*=1.15
angle_z %= math.pi*2
on_draw()
@window.event
def on_mouse_drag(x,y,dx,dy,btn,_): # 拖動(dòng)鼠標(biāo), dx和dy為鼠標(biāo)位置變化的多少
global angle_xy, angle_z
angle_xy -= dx / 100
angle_z -= dy / 100
angle_z %= math.pi * 2
on_draw()
@window.event
def on_mouse_scroll(x,y, _, d): # 滾動(dòng)鼠標(biāo), d為滾動(dòng)的多少
global distance
distance /= 1.1**d
on_draw()
3D圖形繪制
這是window對(duì)象的on_draw事件，調(diào)用openGL繪圖的代碼都應(yīng)該放在這個(gè)函數(shù)里面。
如果代碼看不懂，可以看上篇中關(guān)于openGL 3D繪圖的介紹。
@window.event # 表示綁定 window 對(duì)象的事件
def on_draw(): # 注意函數(shù)名, 必須是on_draw才能綁定繪制的事件
glMatrixMode(GL_PROJECTION) # 設(shè)置當(dāng)前矩陣為投影矩陣
glLoadIdentity()
# 透視投影, 前4個(gè)參數(shù)類似游戲中的FOV(視角大小),
# 后2個(gè)參數(shù)分別是物體與相機(jī)的最近、最遠(yuǎn)距離
glFrustum(-5, 5, -5, 5, 2, 1000) # 透視投影
glMatrixMode(GL_MODELVIEW) # 模型視圖矩陣
glLoadIdentity()
glViewport(0, 0, WIDTH, HEIGHT)
window.clear() # 或 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)
glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT) # 清除深度(z排序)緩沖區(qū)
# 改變相機(jī)位置和角度
cam_x,cam_y,cam_z,flag = convert_pos()
gluLookAt(cam_x,cam_y,cam_z,centerx,centery,centerz,0,0,flag) # 0,0,flag為相機(jī)朝上方向
for dx,dy,dz in lst_pos: # 繪制列表中的各個(gè)心形
draw_heart(dx,dy,dz)
glFlush() # 刷新繪圖緩沖區(qū)
下面的draw_heart()函數(shù)用于在不同位置繪制3D心形, 根據(jù)二維的心形矢量圖數(shù)據(jù), 繪制正面和側(cè)面, 形成三維的形狀。glVertex3f函數(shù)定義心形每個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)。
def draw_heart(dx,dy,dz): # 繪制心形
# dx, dy, dz為心形從中心點(diǎn)向X, Y, Z軸正方向平移多少
# 繪制頂、底面
glBegin(GL_POLYGON)
glColor3f(random()*0.5+0.5, 0, random()*0.5+0.5) # 隨機(jī)生成顏色
for x, y in data:
glVertex3f(y+dx, z1+dy, -x+dz) # 使用y,z和-x, 旋轉(zhuǎn)心形, 使心形更易于查看
glEnd()
glBegin(GL_POLYGON)
for x, y in data:
glVertex3f(y+dx, z2+dy, -x+dz)
glEnd()
# 繪制透明側(cè)面
glColor4f(0.5, 0, 0.5, 0.5)
for i in range(len(data)):
if i + 1 == len(data): # 到達(dá)列表末尾
next_point = data[0]
else:
next_point = data[i + 1]
point = data[i]
glBegin(GL_POLYGON)
glVertex3f(point[1]+dx, z1+dy, -point[0]+dz)
glVertex3f(next_point[1]+dx, z1+dy, -next_point[0]+dz)
glVertex3f(next_point[1]+dx, z2+dy, -next_point[0]+dz)
glVertex3f(point[1]+dx, z2+dy, -point[0]+dz)
glEnd()
用計(jì)時(shí)器實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果
pyglet庫(kù)自帶了計(jì)時(shí)器功能。首先，導(dǎo)入pyglet.clock模塊 (有點(diǎn)像pygame)。
from pyglet import clock
通過(guò)clock模塊中的schedule_interval函數(shù)，可以設(shè)定計(jì)時(shí)器間隔。這里程序每隔0.02秒，調(diào)用一次animate函數(shù)。在animate函數(shù)中再加入實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的代碼。
def animate(event):
global centerx
centerx+=1
xpos=lst_pos[0][0]
lst_pos[0]=(xpos+1,0,0)
on_draw() # 重新繪制
# 每隔0.02秒，調(diào)用一次animate函數(shù)
clock.schedule_interval(animate, 0.02)
主程序?qū)崿F(xiàn)
主程序隨機(jī)生成多個(gè)心形, 類似游戲中使用的過(guò)程生成技術(shù)。
# 隨機(jī)生成多個(gè)心形
lst_pos = [(0,0,0)] # 中心的心形
for i in range(20):
lst_pos.append((randint(-200,200),randint(-200,200),randint(-200,200)))
glClearColor(0.8, 1, 1, 1)
glEnable(GL_DEPTH_TEST) # 開(kāi)啟深度(z排序), 使程序支持近的物體遮擋遠(yuǎn)的物體
glEnable(GL_BLEND) # 開(kāi)啟透明支持
glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA)
pyglet.app.run()
學(xué)習(xí)了這么多, 應(yīng)該可以編寫自己的簡(jiǎn)易3D游戲了吧! 歡迎點(diǎn)贊、收藏。文章來(lái)源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-692686.html
源代碼見(jiàn)作者的gitcode：gitcode.net/qfcy_/python/-/tree/master/opengl。
其中還有作者的其他3D程序，下面是星空程序(space.py)的截圖：
文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-692686.html
到了這里，關(guān)于Python pyglet 自制3D引擎入門(二) -- 繪制立體心形，動(dòng)畫和相機(jī)控制的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
