系列文章

Python+OpenGL绘制3D模型（一）Python 和 PyQt环境搭建
Python+OpenGL绘制3D模型（二）程序框架PyQt5
Python+OpenGL绘制3D模型（三）程序框架PyQt6
Python+OpenGL绘制3D模型（四）绘制线段
Python+OpenGL绘制3D模型（五）绘制三角型
Python+OpenGL绘制3D模型（六）材质文件载入和贴图映射
Python+OpenGL绘制3D模型（七）制作3dsmax导出插件
Python+OpenGL 杂谈（一）

前言

Sketchup作为目前设计院最为流行的设计软件(非工程制图软件），深受设计师的喜爱，软件小巧，而功能强大，有不少为之开发的插件应运而生，不过呢，关于底层数据结构和工作原理相关的文章少之又少，本文意在填补一下这方面的空缺。

创建OpenGL窗口

本文创建一个OpenGL窗口用于显示3D模型，从搭建一个程序框架开始

这个框架非常简单，没有用任何的库，里面用了3条画线函数绘制了一个中心坐标点，可以调整摄像机视角查看模型，后续我们讲到的所有OpenGL程序，都可以以这个框架为起点

上代码：

import sys
from PyQt5.QtCore import (QPoint)
from PyQt5.QtGui import (QMatrix4x4, QVector3D, QOpenGLVersionProfile)
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QOpenGLWidget

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#              FILE DESCRIPTION
#  文件描述：GLWidget
#  对应文章：Python+OpenGL绘制3D模型（二）程序框架PyQt5
#  作者：李航 Lihang
#   1、创建OpenGL环境
#   2、设置矩阵
#   3、控制窗口视角
#   4、调用 draw 绘图主函数
################################
class GLWidget(QOpenGLWidget):
    def __init__(self, parent):
        super(GLWidget, self).__init__( parent)
        self.dragPressPos = QPoint()
        self.rotX=45
        self.rotZ=0
        self.ps_button = 0
        self.ps_rotX = 0
        self.ps_rotZ = 0
        self.zoom=10

    #--------------------
    # 创建OpenGL环境
    # Qt6 和 Qt5的主要区别在这里
    #--------------------
    def initializeGL(self):
        version_profile = QOpenGLVersionProfile()
        version_profile.setVersion(2, 0)
        self.gl = self.context().versionFunctions(version_profile)
        self.gl.initializeOpenGLFunctions()
        
    #--------------------
    # paintEvent
    #--------------------
    def paintEvent(self,  event):
        # Step 0
        self.makeCurrent()

        # Step 1
        self.gl.glClearColor(0.85, 0.85, 0.85, 1.0)
        self.gl.glClear(self.gl.GL_COLOR_BUFFER_BIT | self.gl.GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
        self.gl.glEnable(self.gl.GL_DEPTH_TEST)
        
        # Step 2
        self.SetupMatrix()
        
        # Step 3
        self.drawTarget(self.gl)

    #--------------------
    # 绘图
    # 这里是个绘图的简单测试代码
    #--------------------
    def drawTarget(self, gl):
        p = QVector3D(0, 0, 0)
        
        gl.glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);
        gl.glBegin(gl.GL_LINES)
        gl.glVertex3d(p.x()-1,  p.y(),  p.z()  )
        gl.glVertex3d(p.x()+1,  p.y(),  p.z() )
        gl.glEnd()
        
        gl.glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);
        gl.glBegin(gl.GL_LINES)
        gl.glVertex3d(p.x(),  p.y()-1,  p.z()  )
        gl.glVertex3d(p.x(),  p.y()+1,  p.z() )
        gl.glEnd()
        
        gl.glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);
        gl.glBegin(gl.GL_LINES)
        gl.glVertex3d(p.x(),  p.y(),  p.z()  )
        gl.glVertex3d(p.x(),  p.y(),  p.z() +4 )
        gl.glEnd()

    #--------------------
    # 设置矩阵
    # 透视矩阵和Camera矩阵
    #--------------------
    def SetupMatrix(self):
        # ViewPort
        w = self.width()
        h = self.height()
        self.gl.glViewport(0, 0, w, h)  
        
        # Projection
        self.gl.glMatrixMode(self.gl.GL_PROJECTION)
        pm = QMatrix4x4()
        aspectRatio = w/h
        fov = 45 / aspectRatio if w < h else 45
        pm.perspective(fov,  w/h,  2,  5000)
        self.gl.glLoadMatrixf(pm.data())
        
        # Camera
        self.gl.glMatrixMode(self.gl.GL_MODELVIEW)
        self.gl.glLoadIdentity()
        
        self.gl.glTranslatef(0.0,0.0,-self.zoom)
        self.gl.glRotatef(self.rotX-90,1.0,0.0,0.0)
        self.gl.glRotatef(self.rotZ,0.0,0.0,1.0)
        
    #--------------------
    # 视角控制
    # 1、左键旋转
    # 2、中间缩放
    # 3、平移 **TODO**
    #--------------------
    def mousePressEvent(self,event):
        self.dragPressPos = event.pos()
        
        self.ps_button = event.button()
        self.ps_rotX = self.rotX
        self.ps_rotZ = self.rotZ
        
    def mouseMoveEvent(self, event):
        diff = event.pos() - self.dragPressPos
        if self.ps_button == 1:
            self.rotX = self.ps_rotX + diff.y()*0.5
            if self.rotX > 90:
                self.rotX = 90
            if self.rotX < -90:
                self.rotX = -90;            
            # rotZ
            self.rotZ = self.ps_rotZ + diff.x()*0.5

        self.repaint()

    def wheelEvent(self, event):
        delta = event.angleDelta().y()

        if delta < 0 :
            self.zoom += self.zoom * 0.2
        else:
            self.zoom -= self.zoom * 0.2
        
        self.repaint()

#=========================
# App
# 创建主窗口应用程序
# 并且进入消息循环
#=========================
if __name__ == '__main__':
    app = QApplication(sys.argv)
    widget = GLWidget(None)
    widget.resize(640, 480)
    widget.show()
    sys.exit(app.exec())

运行指令

运行程序很方便，以上代码复制下来保存成tOpenGL.py，直接用python运行，可以得到一个很简单的OpenGL窗口

python tOpenGL.py

系列文章预告

目标是开发一个Sketchup Viewer，能够显示Sketchup的.skp文件中的3D模型

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