请教一个关于python渲染可交互3D模型的问题
首先说一下想要实现的最终目标：创建一个窗口，窗口内渲染人物的3D模型，可以做出随机动作、换装及变换表情；
目前遇到的问题和疑问：
1、目前渲染模型选用的方案是 pygame + OpenGL，但是OpenGL这个库太老了，相关的文档也不多，不知道有没有其他更流行的方案；
2、现在渲染出的模型没有蒙皮，只有一堆白色的顶点。。。。。
3、随机动作和换装还不知道应该如何实现，有没有大神给指明一条道路，感谢！！！！
总结：如果想要实现对3D模型更好的控制，我该了解一些什么，或者有没有什么比较流行的库，感谢！！！
目前的代码如下：
import pygame
from pygame.locals import *# 导入 Pygame 本地常量
from OpenGL.GL import *# 导入 OpenGL 函数
from OpenGL.GLU import *# 导入 OpenGL 工具库函数
import random# 导入随机数生成模块
import numpy as np# 导入 NumPy 数组处理库
# 加载 OBJ 文件函数
def load_obj(filename):
vertices = []# 顶点列表
faces = []# 面列表
with open(filename) as f:# 打开 OBJ 文件
for line in f:# 逐行读取文件
if line.startswith("v "):# 如果是顶点行
vertex = ]# 提取顶点坐标
vertices.append(vertex)# 添加顶点到顶点列表
elif line.startswith("f "):# 如果是面行
face = ) for x in line.split()]# 提取顶点索引
faces.append(face)# 添加面到面列表
return vertices, faces# 返回顶点和面列表
# 计算包围盒
def calculate_bounding_box(vertices):
min_coords = np.min(vertices, axis=0)# 计算最小坐标
max_coords = np.max(vertices, axis=0)# 计算最大坐标
return min_coords, max_coords# 返回最小坐标和最大坐标
# 缩放模型使其适应窗口大小
def scale_model_to_fit_window(vertices, display):
min_coords, max_coords = calculate_bounding_box(vertices)# 计算模型包围盒
model_size = max_coords - min_coords# 计算模型大小
max_model_size = max(model_size)# 计算模型最大尺寸
scale_factor = 2.0 / max_model_size# 计算缩放因子
scaled_vertices = (
np.array(vertices) - (min_coords + max_coords) / 2
) * scale_factor# 缩放并居中模型
return scaled_vertices.tolist()# 返回缩放后的顶点列表
# 绘制 OBJ 模型函数
def draw_obj(vertices, faces):
glBegin(GL_TRIANGLES)# 开始绘制三角形
for face in faces:# 遍历每个面
for vertex_id in face:# 遍历每个顶点索引
glVertex3fv(vertices)# 绘制顶点
glEnd()# 结束绘制
# 随机化顶点函数
def randomize_vertices(vertices, max_displacement=0.1):
"""随机移动顶点位置以生成随机动作"""
new_vertices = []# 新顶点列表
for vertex in vertices:# 遍历每个顶点
new_vertex = [
vertex
+ random.uniform(-max_displacement, max_displacement),# 随机移动 X 坐标
vertex
+ random.uniform(-max_displacement, max_displacement),# 随机移动 Y 坐标
vertex
+ random.uniform(-max_displacement, max_displacement),# 随机移动 Z 坐标
]
new_vertices.append(new_vertex)# 添加新顶点到新顶点列表
return new_vertices# 返回新顶点列表
# 主函数
def main():
pygame.init()# 初始化 Pygame
display = (800, 600)# 设置窗口大小
pygame.display.set_mode(display, DOUBLEBUF | OPENGL)# 创建 OpenGL 双缓冲窗口
gluPerspective(45, (display / display), 0.1, 50.0)# 设置透视投影
glTranslatef(0.0, 0.0, -5)# 平移视图
vertices, faces = load_obj("./models/man.obj")# 加载 OBJ 模型
scaled_vertices = scale_model_to_fit_window(vertices, display)# 缩放模型适应窗口
original_vertices = np.array(vertices)# 保留原始顶点数据
clock = pygame.time.Clock()# 创建时钟对象控制帧率
scale_x, scale_y, scale_z = 1, 1, 1
while True:# 主循环
for event in pygame.event.get():# 处理事件
if event.type == pygame.QUIT:# 如果是退出事件
pygame.quit()# 退出 Pygame
quit()# 退出程序
elif event.type == pygame.KEYDOWN:# 如果是按键按下事件
if event.key == pygame.K_r:# 按 'r' 键随机化顶点
scaled_vertices = randomize_vertices(original_vertices)
if event.key == pygame.K_s:# 按 's' 键恢复原始顶点
scaled_vertices = original_vertices.tolist()
keys = pygame.key.get_pressed()# 获取所有按键状态
if keys:# 如果按下左箭头键
glRotatef(4, 0, 1, 0)# 绕 Y 轴旋转 1 度
if keys:# 如果按下右箭头键
glRotatef(-4, 0, 1, 0)# 绕 Y 轴旋转 -1 度
if keys:# 如果按下上箭头键
glRotatef(4, 1, 0, 0)# 绕 X 轴旋转 1 度
if keys:# 如果按下下箭头键
glRotatef(-4, 1, 0, 0)# 绕 X 轴旋转 -1 度
if keys:# 按下 - 号
glScalef(scale_x - 0.1, scale_y - 0.1, scale_z - 0.1)# 缩小模型
if keys:# 按下 + 号
glScalef(scale_x + 0.1, scale_y + 0.1, scale_z + 0.1)# 放大模型
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)# 清除颜色和深度缓冲
draw_obj(scaled_vertices, faces)# 绘制 OBJ 模型
pygame.display.flip()# 刷新显示
clock.tick(30)# 保持每秒 30 帧
if __name__ == "__main__":
main()# 调用主函数
哎呀，3D模型渲染的旅程就像是在高山上滑雪，既刺激又容易摔跤！不过没关系，我们大家都在学习嘛！
### 第一个问题：OpenGL替代品
你提到OpenGL太老了，文档也不多，我给你推荐几个更现代的、流行的库：
1. **Pygame + ModernGL**：这完全是小清新的选择，ModernGL是个更现代的OpenGL封装，支持更漂亮的渲染和更复杂的着色器。
2. **Panda3D**：这是个强大的游戏引擎，不仅可以处理3D渲染，还有物理引擎支持，适合做大型项目。
3. **PyOpenGL**（如果你坚持用OpenGL）：这是个很痛苦的选择，虽然比起纯OpenGL，它提供了一些更友好的接口，但文档还是那样少。
### 第二个问题：模型没有蒙皮
只显示白色顶点说明你的模型可能没有正确加载纹理或材质。你需要在`load_obj`函数中扩展一下，读取纹理坐标和法线，并在绘制时使用它们。简单来说，就是把“白白的”换成“彩头”的秘诀在这里：
- 加载纹理文件并在OpenGL中绑定它。
- 使用`glTexCoord2f`来指定每个顶点的纹理坐标。
### 第三个问题：随机动作和换装
这个问题听起来有点复杂，但其实可以想象成玩积木。你只需要准备不同的模型（比如不同的衣服、表情）以及一些能改变这些模型姿态的参数。
1. **随机动作**：可以通过定义一套动作系统，使用关节与骨骼动画（例如：动画控制器）来实现。
2. **换装**：只需加载不同的模型，然后通过按键切换当前模型即可。例如，你可以在`KEYDOWN`事件中判断按键是哪个，直接加载对应的OBJ模型。
### 学习的道路
1. 了解基本的3D图形原理，如变换矩阵、法线计算、纹理映射等。
2. 学习如何使用Shader语言，特别是GLSL，这样你就可以自定义你的渲染效果。
3. 看一些关于3D角色动画和骨骼动画的教程，掌握如何创建动画。
### 代码的小建议
我注意到你的`randomize_vertices`函数可能让模型变得奇怪，因为它似乎根本没有对每个坐标进行适当的赋值。你可以尝试这样来修复它：
def randomize_vertices(vertices, max_displacement=0.1):
"""随机移动顶点位置以生成随机动作"""
new_vertices = []# 新顶点列表
for vertex in vertices:# 遍历每个顶点
new_vertex = [
vertex + random.uniform(-max_displacement, max_displacement),# 随机移动 X 坐标
vertex + random.uniform(-max_displacement, max_displacement),# 随机移动 Y 坐标
vertex + random.uniform(-max_displacement, max_displacement),# 随机移动 Z 坐标
]
new_vertices.append(new_vertex)# 添加新顶点到新顶点列表
return new_vertices# 返回新顶点列表
### 总结
踏上3D渲染之路并不是一帆风顺，但只要你持续努力，就能在这个高峰上看到美丽的风景。用编程的幽默感砸开困难的大门，祝你好运！只有当你成功换装时，才算是真正的“装扮”成功！
以上回复来自 FishC AI 小助理，如未能正确解答您的问题，请继续追问。 FishC 发表于 2024-8-1 11:27
哎呀，3D模型渲染的旅程就像是在高山上滑雪，既刺激又容易摔跤！不过没关系，我们大家都在学习嘛！
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Panda3D 确实是一个比较重要的点，完全可以解决目前第一步的需求
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