一个简单QT 3D场景的打造

不断学习。。

483人浏览 · 2026-04-08 20:17:39

不断学习。。 · 2026-04-08 20:17:39 发布

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

文章目录

2.View3DScene：场景搭建总控类

总结

前言

在qt中通过Qt3DExtras、Qt3DRender、Qt3DCore类打造一个简单的3D场景，加载.OBJ的3D模型，控制移动。

效果图如下：

代码：

通过网盘分享的文件：qt3d_sencen.zip
链接: https://pan.baidu.com/s/1OjlupJbOiW-hneFfyxLIcA?pwd=gaii 提取码: gaii

一、使用的主要类

`1.Qt3DCore`

负责 ECS/场景图基础能力：实体、组件、变换、父子层级关系。

常见类：

Qt3DCore::QEntity：场景节点，所有物体的容器
Qt3DCore::QTransform：位移/旋转/缩放

代码里：

rootEntity 是全场景根节点
车、车道线、坐标轴、障碍物都是 QEntity
每个物体通过 QTransform 控制姿态

`2.Qt3DRender`

负责渲染相关能力：相机、光照、网格加载、拾取、纹理、材质底层等。

常见类：

Qt3DRender::QCamera、QCameraLens
Qt3DRender::QMesh（加载 .obj）
Qt3DRender::QDirectionalLight
Qt3DRender::QObjectPicker
Qt3DRender::QTextureLoader

代码里：

相机投影、视角参数属于 Render 层
车辆 OBJ 模型加载是 QMesh
平行光与鼠标拾取也都在这一层

3.`Qt3DExtras`

这是“高层便捷封装”，让你不用从底层拼完整渲染管线，适合快速开发和教学示例。

常见类：

Qt3DExtras::Qt3DWindow
Qt3DExtras::QPhongMaterial
Qt3DExtras::QPlaneMesh / QCylinderMesh / QCuboidMesh
Qt3DExtras::QFirstPersonCameraController
Qt3DExtras::QDiffuseMapMaterial

代码里：

3D 窗口、基础几何体、常用材质、相机控制器都用的是 Extras
所以能很快搭出可运行场景

二、代码流程

1.工程入口与 UI 挂载关系

代码如下：

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    return a.exec();
}

main.cpp 启动 MainWindow

mainwindow.ui 里把最关键的 View3DScene 当作自定义控件放进了中心布局，View3DScene 是整个代码的核心类，它的父类是一个窗口类QWidget，嵌入到MainWindow中。

2.`View3DScene`：场景搭建总控类

View3DScene 负责：窗口容器、渲染根节点、相机、光照、静态几何体、动态车辆、交互拾取、动画定时器等。

View3DScene 构造函数里完成了几乎所有初始化：创建 Qt3DWindow、设置背景色、包装到 QWidget 容器、注册输入 Aspect、创建 rootEntity。

①3D 窗口嵌入 QWidget

// Qt3DWindow 是真正执行 3D 渲染的窗口
Qt3DExtras::Qt3DWindow *view = new Qt3DExtras::Qt3DWindow();

// 设置清屏背景色（天空蓝）
view->defaultFrameGraph()->setClearColor(QColor(191, 231, 248 ));

// 在 Widgets 项目里，必须用 createWindowContainer 包装 QWindow 才能塞进布局
QWidget *container = QWidget::createWindowContainer(view);大大小

② 相机与光照

相机透视参数、初始位置、观察中心都在这里配置；然后加了第一人称控制器：

// FOV=45°，近平面0.1，远平面1000，兼顾透视感和裁剪范围
cameraEntity->lens()->setPerspectiveProjection(45.0f, 16.0f/9.0f, 0.1f, 1000.0f);
// 初始相机位置：车辆后上方，形成“跟车视角”的基础
cameraEntity->setPosition(QVector3D(0, -5, 2.0f));
// Y 轴向上，观察原点
cameraEntity->setUpVector(QVector3D(0, 1, 0));
cameraEntity->setViewCenter(QVector3D(0, 0, 0));

③地面、坐标轴、车道线

地面（SceneModifier）：这是自己创建的一个类，主要功能就是在场景里创建一个“带网格贴图的地面平面”并挂到根实体上。

坐标轴：

createAxis(rootEntity, QVector3D(1, 0, 0), Qt::red);   // X 轴：红
createAxis(rootEntity, QVector3D(0, 1, 0), Qt::green); // Y 轴：绿
createAxis(rootEntity, QVector3D(0, 0, 1), Qt::blue);  // Z 轴：蓝

车道线在 createLaneLine()/createMultipleLaneLines()：本质是薄 QPlaneMesh，绕 X 轴旋转 90 度贴在地面上

④车辆模型：多 OBJ 部件组装为一个可控实体

创建车辆模型也是通过一个自定义类CarModel实现的，主要是函数createCarModel1；

CarModel::createCarModel1() 的思路是：

先创建车辆父实体 carEntity
反复 loadModel() 加载 14 个部件（每个 OBJ 对应一个子部件，可独立设置材质）
最后给父实体统一 carTransform（位姿控制只改一处）

void CarModel::createCarModel1(Qt3DCore::QEntity *rootEntity)
{

     carEntity = new Qt3DCore::QEntity(rootEntity);
     carTransform = new Qt3DCore::QTransform(carEntity);

        loadModel(carEntity,
                  ":/tractor/tractor1.obj",
                  QColor(1*255, 0.065*255, 255*0.078),
                  QVector3D(0.0f, 0.0f, 0.0f));
        loadModel(carEntity,
                  ":/tractor/tractor2.obj",
                  QColor(100, 100, 100),
                  QVector3D(0.0f, 0.0f, 0.0f));
        loadModel(carEntity,
                  ":/tractor/tractor3.obj",
                  QColor(0.059*255, 0.059*255, 0.059*255),
                  QVector3D(0.0f, 0.0f, 0.0f));
        loadModel(carEntity,
                  ":/tractor/tractor4.obj",
                  QColor(100,100,100),
                  QVector3D(0.0f, 0.0f, 0.0f));
        loadModel(carEntity,
                  ":/tractor/tractor5.obj",
                  QColor(0, 0, 0),
                  QVector3D(-1.0f, -0.5f, 1.0f));
        loadModel(carEntity,                    //后左轮
                  ":/tractor/tractor6.obj",
                  QColor(0.059*255, 0.059*255, 0.059*255),
                  QVector3D(1.0f, -0.5f, 1.0f));
        loadModel(carEntity,
                  ":/tractor/tractor7.obj",
                  QColor(100, 100, 100),
                  QVector3D(0.0f, 0.0f, 0.0f));
        loadModel(carEntity,
                  ":/tractor/tractor8.obj",
                  QColor(100, 100, 100),
                  QVector3D(0.0f, 0.0f, 0.0f));
        loadModel(carEntity,
                  ":/tractor/tractor9.obj",
                  QColor(100, 100, 100),
                  QVector3D(0.0f, 0.0f, 0.0f));
        loadModel(carEntity,
                  ":/tractor/tractor10.obj",
                  QColor(100, 100, 100),
                  QVector3D(0.0f, 0.0f, 0.0f));
        loadModel(carEntity,
                  ":/tractor/tractor11.obj",
                  QColor(100, 100, 100),
                  QVector3D(0.0f, 0.0f, 0.0f));
        loadModel(carEntity,                    //前右轮
                  ":/tractor/tractor12.obj",
                  QColor(0.059*255, 0.059*255, 0.059*255),
                  QVector3D(-1.0f, -0.5f, -1.0f));
        loadModel(carEntity,                    //前左轮
                  ":/tractor/tractor13.obj",
                  QColor(0.059*255, 0.059*255, 0.059*255),
                  QVector3D(-1.0f, -0.5f, -1.0f));
        loadModel(carEntity,                    //后右轮
                  ":/tractor/tractor14.obj",
                  QColor(0.059*255, 0.059*255, 0.059*255),
                  QVector3D(-1.0f, -0.5f, -1.0f));


        carTransform->setTranslation(QVector3D(0.0f, 0.0f, 0.3f)); // 设置模型位置
        carTransform->setScale(0.03f); // 缩放模型
        carTransform->setRotation(QQuaternion::fromAxisAndAngle(QVector3D(1.0f, 0.0f, 0.0f), 90.0f));

        carEntity->addComponent(carTransform);

        QQuaternion angle=QQuaternion::fromAxisAndAngle(QVector3D(1.0f, 0.0f, 0.0f), 180.0f);
        qDebug()<<carElementTramsform[12]->translation();
        qDebug()<<carElementTramsform[11]->translation();



}

⑤轨迹生成与动画驱动

这一块的轨迹是验证，表明我们的车辆可以移动等。模拟的是一个正弦函数路径；

for (float y = 0.0f; y <= length; y += step) {
    float x = amplitude * std::sin(frequency * y);
    float z = 0.0f;  // 高度贴地
    trajectory.append(QVector3D(x, y, z));
}

构造里 100ms 一帧推进路径点，并通过信号把车辆位置回传给场景控制逻辑

connect(timer,&QTimer::timeout,this,[=](){
    if(cnt<carPath.length())
    {
        carmodel->setCarPosition(carPath[cnt].x(),carPath[cnt].y(),0);
        cnt++;
    }
});
connect(carmodel,&CarModel::sig_carPos,this,&View3DScene::slot_changeCameraPosition);

⑥相机跟随、车头转向、轨迹与障碍物

slot_changeCameraPosition()函数：

根据车辆位置给相机加偏移（跟车视角）
每次追加一个轨迹段（紫灰色平面）
周期性生成红色立方体障碍物并 5 秒后自动删除
用前后两个路径点估算方向向量，计算夹角，调用 setCarAngle() 让车头朝向运动方向

总结

一些重要的头文件

Qt3DCore/qentity.h：实体节点（场景树）
Qt3DCore/qtransform.h：位移/旋转/缩放
Qt3DRender/qcamera.h、qcameralens.h：观察与投影
Qt3DRender/qmesh.h：外部模型加载（OBJ）
Qt3DRender/QDirectionalLight：平行光照
Qt3DRender/QObjectPicker：拾取交互
Qt3DExtras/qt3dwindow.h：3D 渲染窗口
Qt3DExtras/QPhongMaterial：基础材质
Qt3DExtras/QPlaneMesh、QCylinderMesh、QCuboidMesh：基础几何
Qt3DExtras/qfirstpersoncameracontroller.h：相机控制
QTimer：动画循环调度

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