一、目的

1、画一个球体；

二、程序运行结果

三、球体的生成

1、将球体横向向切成30片，纵向切30片，共900个点，见示意图
2、循环生成900个点的空间坐标(x,y,z)，球面上点C的坐标
3、 x= R * cos(NumAngleHy) * cos(NumAngleZx)
4、 y = R * sin(NumAngleHy)
5、 z = R * cos(NumAngleHy) * sin(NumAngleZx)
6、将900个点按顺序存入顶点缓冲区，
7、将相邻的三个点的顺序索引值存入索引缓冲区。
8、调用OpenGL动态管线进行渲染。

四、glPolygonMode函数

功能：用于控制多边形的显示方式
glPolygonMode是一个函数，原型是:void glPolygonMode(GLenum face,GLenum mode);

face这个参数确定显示模式将适用于物体的哪些部分，控制多边形的正面和背面的绘图模式：
GL_FRONT表示显示模式将适用于物体的前向面（也就是物体能看到的面）
GL_BACK表示显示模式将适用于物体的后向面（也就是物体上不能看到的面）
GL_FRONT_AND_BACK表示显示模式将适用于物体的所有面
mode这个参数确定选中的物体的面以何种方式显示（显示模式）：
GL_POINT表示显示顶点，多边形用点显示
GL_LINE表示显示线段，多边形用轮廓显示
GL_FILL表示显示面，多边形采用填充形式

五、源代码

"""
程序名称：GL_DrawSphere01.py
编程: dalong10
功能: 画一个球体
参考资料：
"""
import myGL_Funcs    #Common OpenGL utilities,see myGL_Funcs.py
import sys, random, math
import OpenGL
from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GL.shaders import *
import numpy
import numpy as np
import glfwstrVS = """
#version 330 core
layout(location = 0) in vec3 position;
uniform mat4 uMVMatrix;
uniform mat4 uPMatrix;
uniform float a;
uniform float b;
uniform float c;
uniform float Rx;
uniform float Ry;
uniform float Rz;
uniform float theta1;void main(){mat4 rot1=mat4(vec4(1.0, 0.0,0.0,0),vec4(0.0, 1.0,0.0,0),vec4(0.0,0.0,1.0,0.0),vec4(a,b,c,1.0));mat4 rot3=mat4( vec4(cos(theta1)+Rx*Rx*(1-cos(theta1)),  Rx*Ry*(1-cos(theta1))-Rz*sin(theta1), Rx*Rz*(1-cos(theta1))+Ry*sin(theta1), 0),vec4(Rx*Ry*(1-cos(theta1))+Rz*sin(theta1),cos(theta1)+Ry*Ry*(1-cos(theta1)),Ry*Rz*(1-cos(theta1))-Rx*sin(theta1),0),vec4(Rx*Rz*(1-cos(theta1))-Ry*sin(theta1),Ry*Rz*(1-cos(theta1))+Rx*sin(theta1),cos(theta1)+Rz*Rz*(1-cos(theta1)), 0.0),vec4(0.0,         0.0,0.0, 1.0));gl_Position=uPMatrix * uMVMatrix* rot1 *rot3  *vec4(position.x, position.y, position.z, 1.0);}
"""strFS = """
#version 330 core
out vec3 color;
void main(){color = vec3(0,1,1);}
"""VIEW=np.array([-0.8, 0.8, -0.8, 0.8, 1.0, 20.0])  # 视景体的left/right/bottom/top/near/far六个面
SCALE_K=np.array([1.0, 1.0, 1.0])  # 模型缩放比例
cameraPos=np.array([0.0, 0.0, 1.2])  # 眼睛的位置（默认z轴的正方向）
cameraFront=np.array([0.0, 0.0, 0.0])  # 瞄准方向的参考点（默认在坐标原点）
cameraUp=np.array([0.0, 1.0, 0.0])  # 定义对观察者而言的上方（默认y轴的正方向）
WIN_W, WIN_H = 640, 480  # 保存窗口宽度和高度的变量class FirstSphere:def __init__(self, cube_verticeside ,indices):# load shadersself.program = myGL_Funcs.loadShaders(strVS, strFS)glUseProgram(self.program)self.vertIndex = glGetAttribLocation(self.program, b"position")cube_vertices = cube_verticeside    self.indices = indices  # set up vertex array object (VAO)self.vao = glGenVertexArrays(1)glBindVertexArray(self.vao)            # set up VBOsvertexData = 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 EBOsindiceData = numpy.array(indices, numpy.int32)self.eboID = glGenBuffers(1)glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,self.eboID)glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 4 *len(indiceData), indiceData, GL_STATIC_DRAW)              # enable arraysglEnableVertexAttribArray(self.vertIndex)# Position attributeglBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, self.vertexBuffer)glVertexAttribPointer(self.vertIndex, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0,None)               # unbind VAOglBindVertexArray(0)glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0)    def render(self, xx, yy, zz,  Rx,Ry,Rz,r1,pMatrix,mvMatrix):       # use shaderglUseProgram(self.program)# set proj matrixglUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(self.program, 'uPMatrix'), 1, GL_FALSE, pMatrix)       # set modelview matrixglUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(self.program, 'uMVMatrix'), 1, GL_FALSE, mvMatrix)glUniform1f(glGetUniformLocation(self.program, "a"), xx)glUniform1f(glGetUniformLocation(self.program, "b"), yy)glUniform1f(glGetUniformLocation(self.program, "c"), zz) glUniform1f(glGetUniformLocation(self.program, "Rx"), Rx)glUniform1f(glGetUniformLocation(self.program, "Ry"), Ry)glUniform1f(glGetUniformLocation(self.program, "Rz"), Rz)theta1 = r1*PI/180.0glUniform1f(glGetUniformLocation(self.program, "theta1"), theta1)# bind VAOglBindVertexArray(self.vao)# drawglDrawElements(GL_TRIANGLES, self.indices.size, GL_UNSIGNED_INT, None)# unbind VAOglBindVertexArray(0)def drawglobeVBO():PI = 3.14159265358979323846264statcky = 30 # 横向向切成多少片stlicex = 30 # 纵向切多少片R = 1.0      # 半径angleHy =  (2*PI)/statcky  # 横向每份的角度        算出弧度值angleZx =  (2*PI)/stlicex; # 纵向每份的角度      算出弧度值NumAngleHy = 0.0 # 当前横向角度NumAngleZx = 0.0 # 当前纵向角度x=0.0y=0.0z=0.0c=numpy.array([], numpy.float32)for j in range(statcky):for i in range(stlicex):NumAngleHy = angleHy*i # NumAngleZx = angleZx*j #  起点都是轴指向的方向。根据右手定则决定转向，只要转向相同，那么两个就合适x = R*np.cos(NumAngleHy)*np.cos(NumAngleZx)  y = R*np.sin(NumAngleHy) z = R*np.cos(NumAngleHy)*np.sin(NumAngleZx) c=np.hstack((c,numpy.array([x,y,z], numpy.float32) ))return cdef drawglobeEBO():PI = 3.14159265358979323846264    statcky = 30 # 横向向切成多少片stlicex = 30 # 纵向切多少片vbo = drawglobeVBO()only = vbo.sizenum = (int)((only/(3*statcky))*2)ebo=numpy.array([], numpy.int)for x in range(int(stlicex/2)):  for y in range(statcky):ebo=np.hstack((ebo,numpy.array([y+x*stlicex,y+x*stlicex+1,y+x*stlicex+stlicex,y+x*stlicex+stlicex+1,y+x*stlicex+stlicex,y+x*stlicex+1]))) return ebo#Is called whenever a key is pressed/released via GLFW
def on_key(window, key, scancode, action, mods):if key == glfw.KEY_ESCAPE and action == glfw.PRESS:glfw.set_window_should_close(window,1)if __name__ == '__main__':import sysimport glfwimport OpenGL.GL as glkeys=numpy.zeros(1024)deltaTime = 0.0lastFrame = 0.0   # Time of last frame# Initialize the libraryif not glfw.init():sys.exit()# Create a windowed mode window and its OpenGL contextwindow = glfw.create_window(640, 480, "GL_DrawSphere01 ", None, None)if not window:glfw.terminate()sys.exit()# Make the window's context currentglfw.make_context_current(window)# Install a key handlerglfw.set_key_callback(window, on_key)PI = 3.14159265358979323846264# 画球面 vert = drawglobeVBO()ind  = drawglobeEBO()                  # Loop until the user closes the windowa=0          firstSphere1 = FirstSphere(vert,ind)while not glfw.window_should_close(window):currentFrame = glfw.get_time()deltaTime = currentFrame - lastFrame       lastFrame = currentFrame# Render herewidth, height = glfw.get_framebuffer_size(window)WIN_W, WIN_H =width, heightratio = width / float(height)glfw.poll_events()gl.glViewport(0, 0, width, height)gl.glClear(gl.GL_COLOR_BUFFER_BIT | gl.GL_DEPTH_BUFFER_BIT)glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK,GL_LINE);  #用于控制多边形的显示方式gl.glMatrixMode(gl.GL_PROJECTION)gl.glLoadIdentity()gl.glOrtho(-ratio, ratio, -1, 1, 1, -1)gl.glMatrixMode(gl.GL_MODELVIEW)gl.glLoadIdentity()gl.glClearColor(0.0,0.1,0.1,1.0)# modelview matrixmvMatrix = myGL_Funcs.lookAt(cameraPos, cameraFront, cameraUp)     # 设置视点if WIN_W > WIN_H:zLeft=VIEW[0] * WIN_W / WIN_HzRight=VIEW[1] * WIN_W / WIN_HzBottom=VIEW[2]zTop=VIEW[3]zNear=VIEW[4]zFar=VIEW[5]else:zLeft=VIEW[0] zRight=VIEW[1] zBottom=VIEW[2] * WIN_H / WIN_WzTop=VIEW[3] * WIN_H / WIN_WzNear=VIEW[4]zFar=VIEW[5]pMatrix =myGL_Funcs.perspective(zLeft,zRight,zTop,zBottom, zNear, zFar)     firstSphere1.render( 0, 0, 0, 0,  1,1, a ,pMatrix, mvMatrix) #地球# a=a+1# if a>360:# a=0         # Swap front and back buffersglfw.swap_buffers(window)       # Poll for and process eventsglfw.poll_events()glfw.terminate()

六、参考资料

1、大龙10的简书：https://www.jianshu.com/p/49dec482a291
2、xhm01291212的博客：https://blog.csdn.net/xhm01291212/article/details/79198652

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