panda3d，一个超强的 Python 库！

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今天为大家分享一个超强的 Python 库 - panda3d。

Github地址：https://github.com/panda3d/panda3d

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Panda3D 是一个开源、跨平台的游戏引擎，专为开发实时 3D 图形应用程序而设计。它由迪士尼和卡内基梅隆大学共同开发，提供了丰富的功能和灵活的 API，使开发者能够快速构建复杂的 3D 应用程序和游戏。Panda3D 支持 Python 和 C++ 编程语言，适合不同层次的开发者使用。本文将详细介绍 Panda3D 库，包括其安装方法、主要特性、基本和高级功能，以及实际应用场景，帮助全面了解并掌握该库的使用。

安装

要使用 Panda3D 库，首先需要安装它。可以通过 pip 工具方便地进行安装。

以下是安装步骤：

pip install panda3d

安装完成后，可以通过导入 Panda3D 库来验证是否安装成功：

import panda3d
print("Panda3D 库安装成功！")

特性

1. 跨平台支持：支持 Windows、macOS 和 Linux 等多个平台。
2. 高效渲染：提供高效的 3D 渲染引擎，支持多种渲染效果和优化技术。
3. 物理引擎：内置物理引擎，支持碰撞检测、刚体模拟等物理效果。
4. 音频支持：支持多种音频格式和3D 音效，提供丰富的音频功能。
5. 丰富的工具集：提供模型加载器、动画系统、GUI 库等多种开发工具。
6. 社区支持：拥有活跃的社区，提供丰富的文档和示例代码。

基本功能

创建一个简单窗口

使用 Panda3D，可以方便地创建一个简单的窗口并显示 3D 场景。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase

class MyApp(ShowBase):
    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)

        # 加载模型
        self.scene = self.loader.loadModel("models/environment")
        self.scene.reparentTo(self.render)

        # 设置相机位置
        self.camera.setPos(0, -50, 10)

app = MyApp()
app.run()

加载和显示模型

Panda3D 支持加载和显示多种格式的 3D 模型。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase

class MyApp(ShowBase):
    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)

        # 加载模型
        self.model = self.loader.loadModel("models/panda")
        self.model.reparentTo(self.render)

        # 设置模型位置
        self.model.setPos(0, 10, 0)

app = MyApp()
app.run()

添加动画

Panda3D 支持为模型添加动画。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase
from direct.task import Task
from math import sin

class MyApp(ShowBase):
    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)

        # 加载模型
        self.model = self.loader.loadModel("models/panda")
        self.model.reparentTo(self.render)

        # 设置模型位置
        self.model.setPos(0, 10, 0)

        # 添加动画任务
        self.taskMgr.add(self.spin_task, "spinTask")

    def spin_task(self, task):
        angle_degrees = task.time * 50.0
        angle_radians = angle_degrees * (3.14159 / 180.0)
        self.model.setHpr(angle_degrees, 0, 0)
        return Task.cont

app = MyApp()
app.run()

高级功能

碰撞检测

Panda3D 支持碰撞检测。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase
from panda3d.core import CollisionTraverser, CollisionNode, CollisionSphere, CollisionHandlerQueue

class MyApp(ShowBase):
    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)

        # 加载模型
        self.model = self.loader.loadModel("models/panda")
        self.model.reparentTo(self.render)
        self.model.setPos(0, 10, 0)

        # 设置碰撞检测
        self.cTrav = CollisionTraverser()
        self.cHandler = CollisionHandlerQueue()

        self.cNode = CollisionNode('model')
        self.cNode.addSolid(CollisionSphere(0, 0, 0, 1))
        self.cNodePath = self.model.attachNewNode(self.cNode)
        self.cTrav.addCollider(self.cNodePath, self.cHandler)

        self.taskMgr.add(self.collision_task, "collisionTask")

    def collision_task(self, task):
        self.cTrav.traverse(self.render)
        if self.cHandler.getNumEntries() > 0:
            print("碰撞检测到！")
        return task.cont

app = MyApp()
app.run()

物理模拟

Panda3D 支持物理模拟。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase
from panda3d.bullet import BulletWorld, BulletPlaneShape, BulletRigidBodyNode

class MyApp(ShowBase):
    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)

        # 创建物理世界
        self.world = BulletWorld()
        self.world.setGravity(0, 0, -9.81)

        # 创建地面
        shape = BulletPlaneShape((0, 0, 1), 1)
        node = BulletRigidBodyNode('Ground')
        node.addShape(shape)
        self.ground = self.render.attachNewNode(node)
        self.world.attachRigidBody(node)

        # 创建一个刚体
        shape = BulletBoxShape((0.5, 0.5, 0.5))
        node = BulletRigidBodyNode('Box')
        node.setMass(1.0)
        node.addShape(shape)
        self.box = self.render.attachNewNode(node)
        self.box.setPos(0, 0, 4)
        self.world.attachRigidBody(node)

        self.taskMgr.add(self.update_task, 'update')

    def update_task(self, task):
        dt = globalClock.getDt()
        self.world.doPhysics(dt)
        return task.cont

app = MyApp()
app.run()

图形用户界面（GUI）

Panda3D 支持创建图形用户界面。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase
from direct.gui.DirectGui import DirectButton

class MyApp(ShowBase):
    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)

        # 创建按钮
        button = DirectButton(text=("OK", "click!", "rolling over", "disabled"), scale=0.1, command=self.button_click)

    def button_click(self):
        print("按钮被点击！")

app = MyApp()
app.run()

实际应用场景

游戏开发

开发一个简单的 3D 游戏，通过 Panda3D 实现角色控制、碰撞检测和物理模拟。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase
from panda3d.core import CollisionTraverser, CollisionNode, CollisionSphere, CollisionHandlerPusher
from panda3d.bullet import BulletWorld, BulletBoxShape, BulletRigidBodyNode, BulletPlaneShape
from direct.task import Task

class MyApp(ShowBase):
    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)

        # 创建物理世界
        self.world = BulletWorld()
        self.world.setGravity(0, 0, -9.81)

        # 创建地面
        shape = BulletPlaneShape((0, 0, 1), 1)
        node = BulletRigidBodyNode('Ground')
        node.addShape(shape)
        self.ground = self.render.attachNewNode(node)
        self.world.attachRigidBody(node)

        # 创建一个刚体
        shape = BulletBoxShape((0.5, 0.5, 0.5))
        node = BulletRigidBodyNode('Box')
        node.setMass(1.0)
        node.addShape(shape)
        self.box = self.render.attachNewNode(node)
        self.box.setPos(0, 0, 4)
        self.world.attachRigidBody(node)

        # 设置碰撞检测
        self.cTrav = CollisionTraverser()
        self.cHandler = CollisionHandlerPusher()
        self.cNode = CollisionNode('player')
        self.cNode.addSolid(CollisionSphere(0, 0, 0, 1))
        self.cNodePath = self.box.attachNewNode(self.cNode)
        self.cTrav.addCollider(self.cNodePath, self.cHandler)

        self.taskMgr.add(self.update_task, 'update')

    def update_task(self, task):
        dt = globalClock.getDt()
        self.world.doPhysics(dt)
        self.cTrav.traverse(self.render)
        return task.cont

app = MyApp()
app.run()

教育和培训

开发一个 3D 教育应用，通过 Panda3D 实现虚拟实验室和交互式教学内容。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase
from panda3d.core import Point3

class MyApp(ShowBase):
    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)

        # 加载模型
        self.model = self.loader.loadModel("models/teapot")
        self.model.reparentTo(self.render)
        self.model.setPos(0, 10, 0)

        # 设置相机轨迹
        self.track = [Point3(0, 10, 0), Point3(10, 10, 0), Point3(10, 0, 0), Point3(0, 0, 0)]
        self.track_index = 0

        # 添加相机移动任务
        self.taskMgr.add(self.move_camera, 'moveCamera')

    def move_camera(self, task):
        pos = self.track[self.track_index]
        self.camera.setPos(pos)
        self.track_index = (self.track_index + 1) % len(self.track)
        return task.cont

app = MyApp()
app.run()

3D 数据可视化

开发一个 3D 数据可视化工具，通过 Panda3D 实现复杂数据的三维可视化展示。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase
from panda3d.core import LineSegs, NodePath

class MyApp(ShowBase):
    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)

        # 创建一个坐标系
        self.create_axes()

    def create_axes(self):
        line = LineSegs()
        line.setThickness(2)

        # X 轴
        line.setColor(1, 0, 0, 1)
        line.moveTo(-10, 0, 0)
        line.drawTo(10, 0, 0)

        # Y 轴
        line.setColor(0, 1, 0, 1)
        line.moveTo(0, -10, 0)
        line.drawTo(0, 10, 0)

        # Z 轴
        line.setColor(0, 0, 1, 1)
        line.moveTo(0, 0, -10)
        line.drawTo(0, 0, 10)

        node = line.create()
        NodePath(node).reparentTo(self.render)

app = MyApp()
app.run()

总结

Panda3D 库是一个功能强大且易于使用的 3D 游戏引擎，能够帮助开发者在 Python 项目中高效地创建和管理 3D 应用程序。通过支持跨平台、高效渲染、物理模拟和丰富的工具集，Panda3D 能够满足各种复杂的 3D 应用开发需求。本文详细介绍了 Panda3D 库的安装方法、主要特性、基本和高级功能，以及实际应用场景。希望本文能帮助大家全面掌握 Panda3D 库的使用，并在实际项目中发挥其优势。