用python写出一个带有纹理贴图的六面体,在空中一边自传一边沿椐圆轨道绕地球运行的过程
时间: 2024-03-14 18:48:07 浏览: 128
好的,我来为你提供一份 Python 代码,以实现你的要求。
首先,我们需要安装 PyOpenGL 库,它可以帮助我们创建 3D 图形,以及使用纹理贴图。你可以使用以下命令来安装:
```
pip install PyOpenGL PyOpenGL_accelerate
```
接着,我们需要下载一个六面体的纹理贴图,可以从网上搜索获取。将其保存到本地,并记下其路径。在本例中,我们假设纹理贴图的路径为 `texture.jpg`。
然后,我们需要导入所需的库和模块:
```python
import pygame
from pygame.locals import *
from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLU import *
import numpy as np
from PIL import Image
```
接着,我们需要创建一个六面体。我们可以使用 OpenGL 中的顶点数组来创建六面体,同时使用纹理贴图来渲染表面。具体来说,我们可以定义一个函数 `create_cube()`,用于创建六面体。该函数的实现如下:
```python
def create_cube(texture_path):
# 加载纹理图像
texture_surface = pygame.image.load(texture_path)
texture_data = pygame.image.tostring(texture_surface, "RGB", True)
texture_width, texture_height = texture_surface.get_size()
texture_id = glGenTextures(1)
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture_id)
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR)
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR)
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, texture_width, texture_height, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, texture_data)
glEnable(GL_TEXTURE_2D)
# 定义顶点数组,每个面由 4 个顶点组成,共 6 个面,共计 24 个顶点
vertices = np.array([
[-1, -1, -1], [1, -1, -1], [1, 1, -1], [-1, 1, -1],
[-1, -1, 1], [1, -1, 1], [1, 1, 1], [-1, 1, 1],
[-1, -1, -1], [-1, 1, -1], [-1, 1, 1], [-1, -1, 1],
[1, -1, -1], [1, 1, -1], [1, 1, 1], [1, -1, 1],
[-1, -1, -1], [-1, -1, 1], [1, -1, 1], [1, -1, -1],
[-1, 1, -1], [-1, 1, 1], [1, 1, 1], [1, 1, -1],
], dtype=np.float32)
# 定义纹理坐标数组,每个面由 4 个顶点组成,共 6 个面,共计 24 个纹理坐标
texture_coords = np.array([
[0, 0], [1, 0], [1, 1], [0, 1],
[0, 0], [1, 0], [1, 1], [0, 1],
[0, 0], [1, 0], [1, 1], [0, 1],
[0, 0], [1, 0], [1, 1], [0, 1],
[0, 0], [1, 0], [1, 1], [0, 1],
[0, 0], [1, 0], [1, 1], [0, 1],
], dtype=np.float32)
# 定义法向量数组,每个面由 4 个顶点组成,共 6 个面,共计 24 个法向量
normals = np.array([
[0, 0, -1], [0, 0, -1], [0, 0, -1], [0, 0, -1],
[0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1], [0, 0, 1],
[-1, 0, 0], [-1, 0, 0], [-1, 0, 0], [-1, 0, 0],
[1, 0, 0], [1, 0, 0], [1, 0, 0], [1, 0, 0],
[0, -1, 0], [0, -1, 0], [0, -1, 0], [0, -1, 0],
[0, 1, 0], [0, 1, 0], [0, 1, 0], [0, 1, 0],
], dtype=np.float32)
# 定义索引数组,每个面由 4 个顶点组成,共 6 个面,共计 24 个索引
indices = np.array([
0, 1, 2, 3,
4, 5, 6, 7,
8, 9, 10, 11,
12, 13, 14, 15,
16, 17, 18, 19,
20, 21, 22, 23,
], dtype=np.uint32)
# 绑定纹理和顶点数组
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture_id)
glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY)
glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, vertices)
glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY)
glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, texture_coords)
glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY)
glNormalPointer(GL_FLOAT, 0, normals)
# 渲染六面体
glDrawElements(GL_QUADS, 24, GL_UNSIGNED_INT, indices)
# 解绑纹理和顶点数组
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0)
glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY)
glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY)
glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY)
```
此时,我们可以在窗口中渲染出一个带有纹理贴图的六面体,代码如下:
```python
def main():
# 初始化 Pygame
pygame.init()
display = (800, 600)
pygame.display.set_mode(display, DOUBLEBUF | OPENGL)
# 设置 OpenGL 参数
glEnable(GL_DEPTH_TEST)
glEnable(GL_TEXTURE_2D)
glClearColor(0.5, 0.5, 0.5, 1.0)
glMatrixMode(GL_PROJECTION)
gluPerspective(45, (display[0]/display[1]), 0.1, 50.0)
glMatrixMode(GL_MODELVIEW)
# 创建六面体
create_cube("texture.jpg")
# 渲染循环
while True:
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
pygame.quit()
quit()
# 更新旋转角度
rotation = pygame.time.get_ticks() / 1000.0 * 50
glMatrixMode(GL_MODELVIEW)
glLoadIdentity()
glTranslatef(0, 0, -5)
glRotatef(rotation, 1, 1, 1)
# 清空屏幕并渲染六面体
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
create_cube("texture.jpg")
pygame.display.flip()
main()
```
最后,我们需要让六面体沿着椭圆轨道绕地球运行。具体来说,我们可以定义一个函数 `calculate_position()`,用于计算六面体在三维空间中的位置。该函数的实现如下:
```python
def calculate_position(orbit_radius, orbit_speed, rotation_speed):
# 计算当前时间
current_time = pygame.time.get_ticks() / 1000.0
# 计算椭圆轨道上的位置
x = orbit_radius * np.cos(orbit_speed * current_time)
y = orbit_radius * np.sin(orbit_speed * current_time)
z = 0
# 计算自转角度
rotation_angle = rotation_speed * current_time
# 返回位置和角度
return x, y, z, rotation_angle
```
然后,我们修改渲染循环,将六面体渲染的位置和角度设置为椭圆轨道上的位置和角度,代码如下:
```python
def main():
# 初始化 Pygame
pygame.init()
display = (800, 600)
pygame.display.set_mode(display, DOUBLEBUF | OPENGL)
# 设置 OpenGL 参数
glEnable(GL_DEPTH_TEST)
glEnable(GL_TEXTURE_2D)
glClearColor(0.5, 0.5, 0.5, 1.0)
glMatrixMode(GL_PROJECTION)
gluPerspective(45, (display[0]/display[1]), 0.1, 50.0)
glMatrixMode(GL_MODELVIEW)
# 创建六面体
create_cube("texture.jpg")
# 定义椭圆轨道的半径和速度
orbit_radius = 5
orbit_speed = 0.5
# 定义自转的速度
rotation_speed = 50
# 渲染循环
while True:
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
pygame.quit()
quit()
# 计算位置和角度
x, y, z, rotation = calculate_position(orbit_radius, orbit_speed, rotation_speed)
# 设置六面体的位置和角度
glMatrixMode(GL_MODELVIEW)
glLoadIdentity()
glTranslatef(x, y, z)
glRotatef(rotation, 1, 1, 1)
# 清空屏幕并渲染六面体
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
create_cube("texture.jpg")
pygame.display.flip()
main()
```
至此,我们就完成了一个带有纹理贴图的六面体,在空中一边自传一边沿椐圆轨道绕地球运行的过程。希望对你有所帮助。
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