Python之OpenGL笔记(11)：画一个立方体并自动旋转

一、目的

1、画一个立方体并自动旋转。

二、程序运行结果

三、画立方体

  画一个立方体，需要八个顶点的数据。一个正方体如何画出来，需要一个面一个面的画，那么正方体有6个面，而每个面呢？是一个正方形，我们把正方形划分为两个三角形，这个三角形是opengl中最小的片元了。
  立方体有六个面，每个面两个三角形，也就是12个三角形，每个三角形3个顶点，于是要定义36个顶点。
  使用语句glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36)画出36个点。

四、glVertexAttribPointer解析

  glVertexAttribPointer(0,3,GL_FLOAT,GL_FALSE,3sizeof(float),(void)0);
  第1个参数：0，因为这里只有一个属性，所以从0开始。
  第2个参数：3，表示某个属性包含的分量的个数。这里有3个顶点，但是每个顶点包含3个分量，也就是x、y、z。
  第3个参数：顶点属性中每个分量的数据类型是什么，这里是float类型。
  第4个参数：表示是否将数据标准化。
  第5个参数：是每个属性的长度，也就是步长，什么是步长，也就是第一个属性从多少道多少，第2个属性从多少到多少，每当我们要新的属性的时候，一步要走多少，这里每个属性包含3个float长度的数据，所以步长为3。
  第6个参数：表示属性的偏移，因为我们这里的属性只有一个也就是顶点位置属性，没有其他的属性，所以这里的偏移为0。
  接着使用glEnableVertexAttribArray(0)将这个属性的状态变为使能状态，也就是可用的状态。
  这个是C++的语句解析，Python没办法表示偏移，所以是None

五、沿任意矢量轴的旋转

  为了看看立方体的效果，对立方体沿矢量(0.7071,0.7071,0)轴进行旋转，旋转矩阵计算方法见参考文献2，旋转矩阵为：

六、源代码

"""
glfw_cube01.py
Author: dalong10
Description: Draw a Cube, learning OPENGL 
"""
import glutils    #Common OpenGL utilities,see glutils.py
import sys, random, math
import OpenGL
from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GL.shaders import *
import numpy 
import numpy as np
import glfw

strVS = """
#version 330 core
layout(location = 0) in vec3 position;
uniform float theta;

void main(){
    mat4 rot=mat4( vec4(0.5+0.5*cos(theta),  0.5-0.5*cos(theta), -0.707106781*sin(theta), 0),
                   vec4(0.5-0.5*cos(theta),0.5+0.5*cos(theta), 0.707106781*sin(theta),0),
                vec4(0.707106781*sin(theta), -0.707106781*sin(theta),cos(theta), 0.0),
                vec4(0.0,         0.0,0.0, 1.0));
    gl_Position=rot *vec4(position.x, position.y, position.z, 1.0);
    }
"""

strFS = """
#version 330 core
out vec3 color;
void main(){
    color = vec3(1,1,0);
    }
"""

class FirstCube:
    def __init__(self, side):
        self.side = side

        # load shaders
        self.program = glutils.loadShaders(strVS, strFS)
        glUseProgram(self.program)
        
        s = side/2.0
        cube_vertices = [
            -s, s, -s, 
             -s, -s, -s,
             s, s, -s,
             s, -s, -s,
             s, s, -s,
             -s, -s, -s,
             
             -s, s, s, 
             -s, -s, s,
             s, s, s,
             s, -s, s,
             s, s, s,
             -s, -s, s,

             -s, -s, s, 
             -s, -s, -s,
             s, -s, s,
             s, -s, -s,
             s, -s, s,
             -s, -s, -s,

             -s, s, s, 
             -s, s, -s,
             s, s, s,
             s, s, -s,
             s, s, s,
             -s, s, -s,

             -s, -s, s, 
             -s, -s, -s,
             -s, s, s,
             -s, s, -s,
             -s, s, s,
             -s, -s, -s,

             s, -s, s, 
             s, -s,-s,
             s, s, s,
             s, s, -s,
             s, s, s,
             s, -s,-s
             ]
             
        # set up VBOs
        vertexData = numpy.array(cube_vertices, numpy.float32)
        self.vertexBuffer = glGenBuffers(1)
        glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, self.vertexBuffer)
        glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, 4*len(vertexData), vertexData, GL_STATIC_DRAW)
        # set up vertex array object (VAO)
        self.vao = glGenVertexArrays(1)
        glBindVertexArray(self.vao)
        glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, None)
        glEnableVertexAttribArray(0)
        # unbind VAO
        glBindVertexArray(0)
        glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0)    

    def render(self):       
        # use shader
        glUseProgram(self.program)
        theta = i*PI/180.0
        glUniform1f(glGetUniformLocation(self.program, "theta"), theta)
        # bind VAO
        glBindVertexArray(self.vao)
        # draw
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36)
        # unbind VAO
        glBindVertexArray(0)

if __name__ == '__main__':
    import sys
    import glfw
    import OpenGL.GL as gl
    def on_key(window, key, scancode, action, mods):
        if key == glfw.KEY_ESCAPE and action == glfw.PRESS:
            glfw.set_window_should_close(window,1)

    # Initialize the library
    if not glfw.init():
        sys.exit()

    # Create a windowed mode window and its OpenGL context
    window = glfw.create_window(300, 300, "draw Cube ", None, None)
    if not window:
        glfw.terminate()
        sys.exit()

    # Make the window's context current
    glfw.make_context_current(window)

    # Install a key handler
    glfw.set_key_callback(window, on_key)
    PI = 3.14159265358979323846264
    # Loop until the user closes the window
    a=0
    while not glfw.window_should_close(window):
        # Render here
        width, height = glfw.get_framebuffer_size(window)
        ratio = width / float(height)
        gl.glViewport(0, 0, width, height)
        gl.glClear(gl.GL_COLOR_BUFFER_BIT)
        gl.glClearColor(0.0,0.0,4.0,0.0)
        firstCube0 = FirstCube(1.0)        
        i=a 
        firstCube0.render()
        a=a+1
        if a>360:
            a=0                    
        # Swap front and back buffers
        glfw.swap_buffers(window)       
        # Poll for and process events
        glfw.poll_events()

    glfw.terminate()

七、参考文献

1、wodownload2博客https://blog.csdn.net/wodownload2/article/details/78139273
2、csxiaoshui博客https://blog.csdn.net/csxiaoshui/article/details/65446125