从零开始用Panda3D制作3D游戏场景：3D建模全攻略

# 1. Panda3D游戏引擎入门

## 1.1 Panda3D概述

Panda3D是专门设计用于游戏开发和实时图形渲染的开源3D游戏引擎。它使用Python作为主要编程语言，并且结合了C++编写的渲染引擎，从而提供了强大的性能和灵活性。Panda3D特别适合于快速开发中小型3D应用，它对初学者友好，同时也具备足够的深度以满足专业人士的需求。

## 1.2 开始之前

在开始使用Panda3D之前，你需要确保你的开发环境已经安装了Python，并且对Python有一定的了解。Panda3D的安装可以通过其官方网站提供的安装程序或Python包管理器pip完成。安装完成后，你可以通过编写简单的Python代码并运行来测试引擎是否正确安装。

## 1.3 Hello World 示例

下面是一个简单的Panda3D Hello World示例，展示了如何创建一个基本的窗口并渲染一个立方体。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase
from panda3d.core import PointLight, AmbientLight

class MyApp(ShowBase):
    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)
        # 加载环境模型
        self.environ = self.loader.loadModel("models/environment")
        # 设置模型的位置和缩放
        self.environ.reparentTo(self.render)
        self.environ.setScale(0.25, 0.25, 0.25)
        self.environ.setPos(-8, 42, 0)
        # 添加点光源
        pl = PointLight('pl')
        pl.setColor((1, 1, 1, 1))
        plnp = self.render.attachNewNode(pl)
        plnp.setPos(10, 20, 0)
        self.render.setLight(plnp)
        # 添加环境光
        al = AmbientLight('al')
        al.setColor((0.5, 0.5, 0.5, 1))
        alnp = self.render.attachNewNode(al)
        self.render.setLight(alnp)

app = MyApp()
app.run()

在这段代码中，我们首先导入了必要的类和方法，然后创建了一个`ShowBase`的子类`MyApp`。在`__init__`方法中，我们加载了一个环境模型并将其添加到渲染场景中，还添加了点光源和环境光以增强场景的照明效果。最后，创建了`MyApp`的实例并运行它，这将弹出一个窗口显示3D场景。

这个简单的示例展示了如何在Panda3D中加载模型、设置灯光，并运行一个基本的3D应用程序。接下来的章节将深入探讨Panda3D的其他功能，包括3D建模、场景构建、优化和发布等。

# 2. 3D建模基础

### 2.1 3D建模的基本概念

#### 2.1.1 顶点、边和面的关系

在3D建模中，顶点是空间中的坐标点，边是连接两个顶点的直线段，而面是由边围成的平面。理解这三个基本元素的关系对于创建高质量的3D模型至关重要。顶点的精确位置决定了模型的形状，边的布局影响了模型的结构和细节，而面则构成了模型的外表。在3D建模软件中，用户通过添加、移动顶点和编辑边与面来塑造最终的模型。

#### 2.1.2 建模的基本流程

3D建模的基础流程通常包括几个步骤：构思设计、创建基础形状、细化模型、添加细节、应用材质和纹理、以及最终的渲染和输出。构思设计阶段涉及确定模型的形状和风格。创建基础形状通常使用简单的几何体，如立方体、球体等。接着，模型通过添加细节和修饰来变得更加复杂和逼真。在应用材质和纹理后，模型将具备更多的视觉效果。渲染则是在计算机中生成最终图像的过程，输出则是将模型用于不同的平台和媒体。

### 2.2 使用Blender进行基础建模

#### 2.2.1 Blender界面介绍

Blender 是一款流行的开源3D建模、动画和渲染软件。它的界面由多个区域构成：3D视图区域用于直观地查看和编辑模型，时间线视图用于处理动画，属性编辑器用于访问和修改对象的各种属性，工具栏包含了建模、雕刻、UV编辑等众多工具。用户可以通过自定义界面布局，以便根据个人喜好和项目需求，高效地进行建模工作。

#### 2.2.2 基础建模工具的使用

Blender 提供了多种基础建模工具，如挤出（Extrude）、细分（Subdivision Surface）、布尔运算（Boolean）、光滑组（Smooth Groups）等。挤出工具允许用户选择顶点、边或面，然后向外或向内拖拽以创建新的几何结构。细分工具可以平滑模型表面，增加更多细节。布尔运算通过组合、相交和差集操作，对多个对象进行复杂的形状处理。光滑组用于控制模型表面的着色方式，使得模型具有更加自然的外观。

import bpy

# 挤出操作示例代码
bpy.ops.mesh.extrude_region_move(
    TRANSFORM_OT_translate={"value":(0, 0, 1)}
)

该挤出操作将当前选中的顶点、边或面向外挤出，并移动指定的距离。在使用此工具时，需要在3D视图中选定相应的几何元素。

#### 2.2.3 材质和纹理的初步应用

在Blender中，材质定义了对象如何响应光线，而纹理则提供了额外的细节和表面图案。创建材质需要调整颜色、反射率、透明度和粗糙度等属性。纹理通过贴图来应用，可以是颜色贴图、法线贴图、位移贴图等。为了高效地管理和应用这些属性，Blender提供了材质节点编辑器，允许用户将不同的材质属性组合在一起，以创造出丰富的视觉效果。

### 2.3 Panda3D中的模型导入与管理

#### 2.3.1 将Blender模型导入Panda3D

Panda3D引擎支持从多种3D建模软件中导入模型，其中就包括Blender。为了在Panda3D中使用Blender创建的模型，首先需要将模型导出为支持的格式，比如.obj或.pz格式。然后，可以在Panda3D中使用模型加载API来导入模型，并将其添加到场景中。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase
from panda3d.core import PNMImage, loadPrcFileData

# 模型导入和加载示例代码
class MyApp(ShowBase):
    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)
        self.model = self.loader.loadModel("models/your_model.pz")
        self.model.reparentTo(self.render)
        self.model.se