通过Python OpenGL的point sprite技术绘制雪花

看冬奥才知道，阿勒泰不但是中国的“雪都”，还是“人类滑雪起源地”。这个说法是否成立，姑且不论，阿勒泰的雪的确很漂亮。冬奥会有一个宣传片，就是借用一朵阿勒泰雪花的视角来讲述冬奥会的故事，既有历史的厚重，又有艺术的浪漫，极具视觉冲击感。

那么问题来了：如何用OpenGL绘制雪花呢？通常，点精灵（point sprite）技术被用于描述大量粒子在屏幕上的运动，自然也可以用于绘制雪花。点精灵可以理解为贴了纹理图片的点——仅用一个vertex就可以把一个2D纹理图片绘制到屏幕的任何位置。

在OpenGL中开启和使用点精灵有一点点复杂，好在WxGL对此做了封装，用起来非常简单。在给出演示代码前，先贴两张雪花的纹理图片。

snow_1.png

snow_2.png

熟悉GLSL语言的同学，很容易读懂着色器源码。将着色器源码、纹理图片装进模型之后，只需要show一下，雪花就显示出来了。如果想实现雪花飘飘的效果，请参考我的另一篇博文《用OpenGL导演一场烟花盛会，迎接即将到来的新年》。

import numpy as np
import wxgl
from wxgl import wxplot as plt

vshader_src = """
    #version 330 core
    in vec4 a_Position;
    uniform mat4 u_MVPMatrix;
    void main() { 
        gl_Position = u_MVPMatrix * a_Position; 
        gl_PointSize = (a_Position.z + 1) * 30;
    }
"""

fshader_src = """
    #version 330 core
    uniform sampler2D u_Snow_1;
    in float idx;
    void main() { 
        gl_FragColor = texture2D(u_Snow_1, gl_PointCoord); 
    } 
"""

m = wxgl.Model(wxgl.POINTS, vshader_src, fshader_src, sprite=True) # 通过sprite=Treue开启点精灵
m.set_vertex('a_Position', np.random.random((300, 3))*2-1) # 随机生成300个点
m.add_texture('u_Snow_1', 'res/image/snow_1.png', wxgl.TEXTURE_2D) # 添加雪花纹理
m.set_mvp_matrix('u_MVPMatrix') # 设置模型矩阵、视点矩阵和投影矩阵

plt.model(m)
plt.show()

下面是使用snow_1.png做纹理的效果。

下面是使用snow_2.png做纹理的效果。

不过，这样的雪花略显单调，毕竟，世界上没有两片完全相同的雪花。怎样让雪花看起来更逼真一点呢？下面的代码尝试在片元着色器中混用两种纹理。

import numpy as np
import wxgl
from wxgl import wxplot as plt

vshader_src = """
    #version 330 core
    in vec4 a_Position;
    uniform mat4 u_MVPMatrix;
    void main() { 
        gl_Position = u_MVPMatrix * a_Position; 
        gl_PointSize = (a_Position.z + 1) * 30;
    }
"""

fshader_src = """
    #version 330 core
    uniform sampler2D u_Snow_1;
    uniform sampler2D u_Snow_2;
    in float idx;
    void main() { 
        if (fract(sin(dot(gl_PointCoord ,vec2(12.9898,78.233))) * 43758.5453) < 0.5) {
            gl_FragColor = texture2D(u_Snow_1, gl_PointCoord); 
        } else {
            gl_FragColor = texture2D(u_Snow_2, gl_PointCoord);
        }
    } 
"""

m = wxgl.Model(wxgl.POINTS, vshader_src, fshader_src, sprite=True) # 通过sprite=Treue开启点精灵
m.set_vertex('a_Position', np.random.random((300, 3))*2-1) # 随机生成300个点
m.add_texture('u_Snow_1', 'res/image/snow_1.png', wxgl.TEXTURE_2D) # 添加雪花纹理1
m.add_texture('u_Snow_2', 'res/image/snow_2.png', wxgl.TEXTURE_2D) # 添加雪花纹理2
m.set_mvp_matrix('u_MVPMatrix') # 设置模型矩阵、视点矩阵和投影矩阵

plt.model(m)
plt.show()

这个雪花有点独特吧？

到此这篇关于通过Python OpenGL的point sprite技术绘制雪花的文章就介绍到这了,更多相关Python OpenGL雪花内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！