如何用python做3d动画

要用Python做3D动画，可以使用Blender、Maya、OpenGL等工具和库。Blender提供了强大的API接口、Maya提供了专业的3D动画制作环境、OpenGL允许自定义绘制3D图形。本文将重点介绍如何使用Blender和OpenGL来制作3D动画。

Blender 是一个开源的3D创作套件，支持整个3D管道，包括建模、雕刻、纹理、装配、动画、模拟、渲染、合成和运动跟踪。Blender的Python API（bpy）允许我们通过脚本来控制和自动化3D动画的制作过程。使用Blender的Python API，可以自动化复杂的动画任务，减少手动操作的工作量，提高工作效率。

OpenGL 是一个跨语言、跨平台的图形API，主要用于二维和三维图形的渲染。通过OpenGL，开发者可以精确控制3D图形的绘制和动画。OpenGL 强调对底层图形硬件的控制，使得它在需要高性能和定制化渲染的场景中非常有用。

一、使用Blender的Python API（bpy）

1. 安装和设置Blender

首先，确保你已经安装了Blender。你可以从Blender官方网站下载最新版本。安装完成后，启动Blender并打开其Python控制台。

在Blender的Python控制台中，你可以直接输入Python代码来操控Blender。以下是一个简单的示例，展示如何创建一个立方体并为其添加旋转动画：

import bpy
创建立方体
bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(size=2, location=(0, 0, 0))
获取刚刚创建的立方体对象
cube = bpy.context.active_object
设置动画关键帧
cube.rotation_euler = (0, 0, 0)
cube.keyframe_insert(data_path="rotation_euler", frame=1)
cube.rotation_euler = (0, 0, 3.14159)
cube.keyframe_insert(data_path="rotation_euler", frame=50)
播放动画
bpy.ops.screen.animation_play()

上述脚本会创建一个立方体，并在第1帧和第50帧设置其旋转角度，形成旋转动画。

2. 控制复杂动画

在实际应用中，我们可能需要更复杂的动画控制。通过Blender的Python API，我们可以控制物体的位置、旋转、缩放等属性，并为这些属性设置关键帧，从而创建复杂的动画效果。

以下是一个更复杂的示例，展示如何为多个物体创建动画：

import bpy
import math
创建多个立方体
for i in range(10):
    bpy.ops.mesh.primitive_cube_add(size=1, location=(i * 2, 0, 0))
    cube = bpy.context.active_object
    # 设置动画关键帧
    cube.location = (i * 2, 0, 0)
    cube.keyframe_insert(data_path="location", frame=1)
    cube.location = (i * 2, 0, 5)
    cube.keyframe_insert(data_path="location", frame=50)
    cube.rotation_euler = (0, 0, 0)
    cube.keyframe_insert(data_path="rotation_euler", frame=1)
    cube.rotation_euler = (0, 0, math.pi)
    cube.keyframe_insert(data_path="rotation_euler", frame=50)
播放动画
bpy.ops.screen.animation_play()

二、使用OpenGL

1. 安装和设置PyOpenGL

要使用OpenGL，我们需要安装PyOpenGL库。你可以通过以下命令安装该库：

pip install PyOpenGL PyOpenGL_accelerate

安装完成后，我们可以开始编写Python代码来创建3D动画。以下是一个简单的示例，展示如何使用OpenGL绘制一个旋转的立方体：

import pygame
from pygame.locals import *
from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLU import *
vertices = [
    [1, 1, -1],
    [1, -1, -1],
    [-1, -1, -1],
    [-1, 1, -1],
    [1, 1, 1],
    [1, -1, 1],
    [-1, -1, 1],
    [-1, 1, 1]
]
edges = [
    (0, 1),
    (1, 2),
    (2, 3),
    (3, 0),
    (4, 5),
    (5, 6),
    (6, 7),
    (7, 4),
    (0, 4),
    (1, 5),
    (2, 6),
    (3, 7)
]
def draw_cube():
    glBegin(GL_LINES)
    for edge in edges:
        for vertex in edge:
            glVertex3fv(vertices[vertex])
    glEnd()
def main():
    pygame.init()
    display = (800, 600)
    pygame.display.set_mode(display, DOUBLEBUF | OPENGL)
    gluPerspective(45, (display[0] / display[1]), 0.1, 50.0)
    glTranslatef(0.0, 0.0, -5)
    while True:
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                pygame.quit()
                quit()
        glRotatef(1, 3, 1, 1)
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
        draw_cube()
        pygame.display.flip()
        pygame.time.wait(10)
if __name__ == "__main__":
    main()

2. 控制复杂动画

在实际应用中，我们可能需要更复杂的动画控制。通过OpenGL，我们可以控制物体的位置、旋转、缩放等属性，并使用时间来控制动画的流畅性。

以下是一个更复杂的示例，展示如何为多个物体创建动画：

import pygame
from pygame.locals import *
from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLU import *
import numpy as np
vertices = [
    [1, 1, -1],
    [1, -1, -1],
    [-1, -1, -1],
    [-1, 1, -1],
    [1, 1, 1],
    [1, -1, 1],
    [-1, -1, 1],
    [-1, 1, 1]
]
edges = [
    (0, 1),
    (1, 2),
    (2, 3),
    (3, 0),
    (4, 5),
    (5, 6),
    (6, 7),
    (7, 4),
    (0, 4),
    (1, 5),
    (2, 6),
    (3, 7)
]
def draw_cube(position):
    glPushMatrix()
    glTranslatef(*position)
    glBegin(GL_LINES)
    for edge in edges:
        for vertex in edge:
            glVertex3fv(vertices[vertex])
    glEnd()
    glPopMatrix()
def main():
    pygame.init()
    display = (800, 600)
    pygame.display.set_mode(display, DOUBLEBUF | OPENGL)
    gluPerspective(45, (display[0] / display[1]), 0.1, 50.0)
    glTranslatef(0.0, 0.0, -20)
    positions = np.random.rand(10, 3) * 10 - 5
    rotations = np.random.rand(10, 3) * 360
    while True:
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                pygame.quit()
                quit()
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
        for i in range(10):
            glPushMatrix()
            glTranslatef(*positions[i])
            glRotatef(pygame.time.get_ticks() * 0.01, *rotations[i])
            draw_cube((0, 0, 0))
            glPopMatrix()
        pygame.display.flip()
        pygame.time.wait(10)
if __name__ == "__main__":
    main()