用PyOpenGL叩开3D的心扉——OpenGL全解析（3）

本文转自：http://eyehere.net/2011/learn-opengl-3d-by-pyopengl-3/

第一个PyOpenGL程序

说实话我们OpenGL的基础还远远没有学完，不过我在说下去大概就不会有人看了，所以，虽然稍稍有些早，开始我们的第一个程序吧。

from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLU import *
from OpenGL.GLUT import *

def drawFunc():
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)
    #glRotatef(1, 0, 1, 0)
    glutWireTeapot(0.5)
    glFlush()

glutInit()
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGBA)
glutInitWindowSize(400, 400)
glutCreateWindow("First")
glutDisplayFunc(drawFunc)
#glutIdleFunc(drawFunc)
glutMainLoop()

注意，这里运行可能会出现这样的错误。

_base_glutInit( ctypes.byref(count), holder )
TypeError: 'NoneType' object is not callable

如果有，在网上下载glut32.dll文件，放到c:\windows\SysWOW64文件夹中就可以正常运行了。

结果如上图，虽然很短，相信这里面很多函数大家会觉得陌生，不要紧，这些代码是每个程序中都需要的，基本看两个就OK了，下面来详细说明一下。

先把注释的两个函数给无视了，看看一开始三行的导入，OpenGL一开始是以C写成的，所以OpenGL的程序中绘图的代码也是一大堆的函数，没有什么对象类的，所以我们把相关函数全部倒入，虽然这有些污染环境的感觉和Python的设计机理有些不符，不过这么多年都过来了：），而且OpenGL中的函数都是有前缀的，问题也不大。

OpenGL函数的命名规则

一般的函数命名如下：

<前缀><根函数><参数数目><参数类型>

前缀有gl、glu、aux、glut、wgl、glx、agl等等，分别表示该函数属于OpenGL那个开发库等。所谓开发库，要知道原生的OpenGL是跨平台的，跨平台意味着很多功能是无法实现的，比如说Windows和X-Window的窗口实现机制是不同的，OpenGL并不关心这些东西，只管画图。所以，OpenGL并没有窗口函数，比如无法创建窗口，无法获得输入……这些东西都需要其他的函数库来实现。我们可以用我之前讲述的Pygame来创建窗口，然后用PyOpenGL来绘图，不过咱不能要求每个看PyOpenGL教程的朋友都先看一遍Pygame教程（这样就是强买强卖了不是），所以这里就用OpenGL常用的工具函数库来实现。

我们主要使用两种，一个是GLU库，它提供了比较基础的命令的封装，可以很简单的实现比较多的复杂功能；而另外一个就是GLUT，glut是不依赖于窗口平台的OpenGL工具包，目的是隐藏不同窗口平台API的复杂度，提供更为复杂的绘制功能，我们会大量的使用它。

参数数和参数函数就很好理解了，有点像匈牙利命名法，f说明是个float，i说明是int等等。对Python来说可能不是很重要，不过还是要说明一下，OpenGL函数有d(double)的版本，C/C++语言一般默认浮点数就是double，使用d版本函数可能会显得比较简单，但是我们不推荐。因为OpenGL内部数据都是以float的形式存放的，如果使用double会对性能有一定的影响。

举个例子，glColor3f()表示了该函数属于gl库，参数是三个float型参数指针。类似的函数还有glColor3i，glColor4f等，我们用glColor*()来表示这一类函数。

初始化窗口

11~17行基本也是固定的，

glutInit()是用glut来初始化OpenGL的，所有的问题都交给这个函数吧，基本不用管，虽说可以接受参数的，基本无用。

glutInitDisplayMode(MODE)非常重要，这里告诉系统我们需要一个怎样显示模式。至于其参数GLUT_RGBA就是使用(red, green, blue)的颜色系统。有没有写错？这里有个A啊，不应该是(red, green, blue, alpha)么？大概是历史原因，GLUT_RGBA和GLUT_RGB是其实是等价的（坑爹啊），要想实现Alpha还得用其他的参数。而GLUT_SINGLE意味着所有的绘图操作都直接在显示的窗口执行，相对的，我们还有一个双缓冲的窗口，对于动画来说非常合适。看看用Python和Pygame写游戏-从入门到精通（3）有些说明。

glutInitWindowSize(400, 400)这个函数很容易理解，设置出现的窗口的大小。实际上还有个glutInitWindowPosition()也很常用，用来设置窗口出现的位置。

glutCreateWindow(“First”)，一旦调用了，就出现一个窗口了，参数就是窗口的标题。

glutDisplayFunc(func)是glut非常讨人喜欢的一个功能，它注册了一个函数，用来绘制OpenGL窗口，这个函数里就写着很多OpenGL的绘图操作等命令，也就是我们主要要学习的东西。

glutMainLoop()，主循环，一旦调用了，我们的OpenGL就一直运行下去了。和很多程序中的主循环一样，不停的运行，画出即时的图像，处理输入等。

绘图

看看drawFunc里的几句话，这里是实际绘图的函数。

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)是把先前的画面给清除，这基本是定律，每次重绘之前都要把原来的画面擦除，否则叠加起来什么都看不出了。glClear一看就知道是OpenGL原生的命令，而参数就是指明要清除的buffer。大家一定会有疑问，我们清除，不就是清除屏幕上的画面么，为什么还要指定？OpenGL的博大精深这里就体现出来了，buffer不仅仅有我们看到的那个GL_COLOR_BUFFER_BIT，OpenGL中还有其他的buffer类型，我们会在后面的章节讲到。

glutWireTeapot(0.5)是glut提供的绘制犹他茶壶的工具函数，茶壶还是相当复杂的一个几何体，用这个函数一下子就画出来了，不过基本也就演示用用。这里是用的线模型，因为没有说光照和材质，如果glutSolidTeapot()画出来就成纸片儿了。

glFlush()似乎不用多说，画了那么多，自然要刷新一下显示。不过，这里的刷新不仅仅是屏幕上的更新，实际上，它是处理OpenGL的渲染流水线，让所有排队中的命令得到执行。OpenGL的渲染流水线是一个很重要的概念，不过这里暂时还不打算多说明，否则对初学者来说，未免有些麻烦了。但是这并不意味着可以无视这些基础，知道怎么做只能让你优秀，知道为什么这么做才能让你卓越。

小惊喜

现在你可以把注释的两个语句打开了，执行以下看到什么？旋转的茶壶！不得不说帅多了~

glutIdleFunc(Func)又是一个激动人心的函数，可以让OpenGL在闲暇之余，调用一下注册的函数，这是是产生动画的绝好方法。

glRotatef(1, 0, 1, 0)是一个我们以后会详细讲的函数，简单来说四个参数第一个是角度，后三个是一个向量，意义就是绕着这个向量旋转，这里是绕着Y轴旋转1°。这一度一度的累加，最后使得茶壶围绕Y轴不停的旋转。从这里我们也能看出来，我们指定了一个旋转的角度后，重新绘制并不会复位，而是在上一次旋转的结果上继续旋转。这是一个非常重要的概念，OpenGL是一个状态机，一旦你指定了某种状态，知道再指定位置，它会保持那种状态。不仅仅是旋转，包括以后的光照贴图等等，都遵循这样的规律。

好了，我们有了第一个PyOpenGL程序了，虽然离我们详细中的五光十色的立体世界还有些差距，不过毕竟画了点东西出来了（要知道，犹他茶壶在3D技术发展之初，是里程碑一般的作品）。慢慢的，我们会充实自己的知识，绘制出更靓丽的画面。