Python+OpenGL绘制3D模型（六）材质文件载入和贴图映射

系列文章

基础
Python+OpenGL绘制3D模型（一）Python 和 PyQt环境搭建
Python+OpenGL绘制3D模型（二）程序框架PyQt5
Python+OpenGL绘制3D模型（三）程序框架PyQt6
Python+OpenGL绘制3D模型（四）绘制线段
Python+OpenGL绘制3D模型（五）绘制三角型
Python+OpenGL绘制3D模型（六）材质文件载入和贴图映射
Python+OpenGL绘制3D模型（七）制作3dsmax导出插件
Python+OpenGL 杂谈（一）

高级
用 DeepDraw 几何引擎开发建筑设计软件（一）：SketchUp 替代
用 DeepDraw 几何引擎开发建筑设计软件（二）：下载DeepDraw
用 DeepDraw 几何引擎开发建筑设计软件（三）：用代码绘制线段
用 DeepDraw 几何引擎开发建筑设计软件（四）：用代码绘制面
用 DeepDraw 几何引擎开发建筑设计软件（五）：创建选择工具
用 DeepDraw 几何引擎开发建筑设计软件（六）：读取模型文件
用 DeepDraw 几何引擎开发建筑设计软件（七）：InputPoint输入捕获器
用 DeepDraw 几何引擎开发建筑设计软件（八）：画线工具
未完待续…

前言

Sketchup作为目前设计院最为流行的设计软件(非工程制图软件），深受设计师的喜爱，软件小巧，而功能强大，有不少为之开发的插件应运而生，不过呢，关于底层数据结构和工作原理相关的文章少之又少，本文意在填补一下这方面的空缺。

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Python+OpenGL绘制3D模型（六）材质文件载入和贴图映射

运行效果：

文章目录

• 系列文章
• 前言
• Python+OpenGL绘制3D模型（六）材质文件载入和贴图映射
• • 一、从文件读取贴图
  • 二、glBindTexture
  • 三、指定贴图坐标
  • 四、运行图效果
  • 五、2个问题和原因
  • 六、源代码
  • • 1、Draw1.py
    • 2、tOpenGLqt5.py
• 系列文章预告

一、从文件读取贴图

记得以前用c++写的时候，要编译链接图像库，用于对应图片格式的加载，每个用到的格式都要单独搞一遍，在网上找开源的图片库，下载，编译，测试，一套下来搞的人很累，现在，因为有Qt的加持，载入贴图变得非常简单，全部交给Qt来做，只需要几行代码

defload_texture_from_file(filepath):withopen(filepath,'rb')ashf:data=hf.read()image=QImage()valid=image.loadFromData(data)ifnotvalid:returnFalsegl_tex_obj=QOpenGLTexture(image.mirrored())returngl_tex_obj

图片载入到Qt后，还需要调用OpenGL的库加载贴图数据，另外Qt的图片坐标Y轴是向下增加的，符合显示屏幕坐标的习惯，而OpenGL中的Y轴坐标是正常向上的，所以Y轴需要mirror处理一下

is_built=Falsegl_tex=Nonedefdraw(gl):globalis_built,gl_texifnotis_built:gl_tex=load_texture_from_file("c:/temp/cg.jpg")is_built=True

为了代码保持简洁，简化接口，不要把简单的事情复杂化：
1、载入贴图后，对象保存到全局对象中，
2、载入模型的初始工作也内嵌到draw函数中执行，这种思维在项目越做越大也仍然实用
3、贴图路径使用了硬编码方式的绝对路径，在没有形成一个模型框架的时候，暂且用这种方式对测试减少不少工作量

演示用到的贴图文件下载：

二、glBindTexture

在绘制模型前，设置一下OpenGL的状态机，调用glBindTexture指定当前纹理单元的数据，然后调用glEnable(GL_TEXTURE)激活纹理单元，因为有贴图作为像素的输入颜色，所以颜色设为纯白

gl.glDisable(gl.GL_TEXTURE_2D)gl.glColor3f(0.9,0.83,0.6)# 绘制上下2个面draw_single_face(p1,p2,p3,p4,uv1,uv2,uv3,uv4,gl)draw_single_face(p5,p6,p7,p8,uv1,uv2,uv3,uv4,gl)gl_tex.bind()gl.glEnable(gl.GL_TEXTURE_2D)gl.glColor3f(1,1,1)# 绘制其他４个面，前，后，左，有draw_single_face(p1,p2,p6,p5,uv1,uv2,uv3,uv4,gl)draw_single_face(p3,p4,p8,p7,uv1,uv2,uv3,uv4,gl)draw_single_face(p2,p3,p7,p6,uv1,uv2,uv3,uv4,gl)draw_single_face(p4,p1,p5,p8,uv1,uv2,uv3,uv4,gl)

在本例中，前后左右的面映射了贴图，上下2个面仍然用了原来的模型颜色（淡黄色）

三、指定贴图坐标

在调用glVertex3f之前，需要先指定顶点的贴图坐标属性，调用glTexCoord2f

gl.glBegin(gl.GL_TRIANGLES)# 第一个顶点gl.glTexCoord2f(...)gl.glVertex3f(...)# 第二个顶点gl.glTexCoord2f(...)gl.glVertex3f(...)# 第三个顶点gl.glTexCoord2f(...)gl.glVertex3f(...)# 完成gl.glEnd()

四、运行图效果

五、2个问题和原因

第一、模型的位置有点高：

这是应为camera坐标系的中心为（０，０，０）, 而模型高度是从 0.0 到 2.0，要调整一下中心坐标，可以通过设置概念上的world matrix沿Z轴往下移动1.0个单位，模型就居中了，目前程序框架里控制视角的平移，也可以通过这个方法来解决，不过我还是打算在之后引入Camera对象的计算，计算的逻辑思维更清晰，不容易出错

# Cameraself.gl.glMatrixMode(self.gl.GL_MODELVIEW)self.gl.glLoadIdentity()self.gl.glTranslatef(0.0,0.0,-self.zoom)self.gl.glRotatef(self.rotX-90,1.0,0.0,0.0)self.gl.glRotatef(self.rotZ,0.0,0.0,1.0)# Worldself.gl.glTranslatef(0.0,0.0,-1.0)# 在这里加上对world matrix的改变

这里的矩阵叠加，是按照相反的顺序乘积的，比较容易搞错，OpenGL中有个机制 PushMatrix PopMatrix，也就是说后面加入的矩阵，可以通过PopMatrix来恢复到之前的矩阵乘积的状态，越靠后面加进来的矩阵，代表子物体的矩阵，在运算中最先乘这个矩阵

第二、当模型放大的时候，近的地方会被切掉

调整下几行代码，

# Projectionself.gl.glMatrixMode(self.gl.GL_PROJECTION)pm=QMatrix4x4()aspectRatio=w/h fov=45/aspectRatioifw<helse45pm.perspective(fov,w/h,2,5000)self.gl.glLoadMatrixf(pm.data())

这里是设置透视投影矩阵的代码，pm.perspective(fov, w/h, 2, 5000)，这个函数调用的最后２个参数，分别代表了近裁剪平面（z-buff=0.0），和远裁剪平面（z-buff=1.0），这2个值明显不太匹配当前场景的大小，每次应该根据当前场景大小来适当选择取值范围

pm