相机

在 Glass Engine 中，显示的 3D 画面均为相机看到的内容，必须有相机，才能有 3D 画面。进行渲染必须创建相机并添加到场景中，方法为：

scene = Scene()
camera = Camera()
scene.add(camera)

或者通过以下方法自动创建场景、相机、光源、地板，这样相机就已经添加到场景中了。

scene, camera, light, floor = SceneRoam()
# scene, camera, light = ModelView()

基础属性与方法

相机对象 camera 的属性 screen 就是 3D 视口，其为 GUI 控件。由于目前仅支持 PyQt/PySide，因此 camera.screen 就是一个 QWidget，可布局到 Qt 界面的任何位置。camera.screen 中显示的即为相机看到的内容。可在创建相机对象时，通过指定 gui_system:str 参数来改变 camera.screen 的 GUI 控件类型。目前支持的 GUI 系统包括 PySide6、PySide2、PyQt6、PyQt5，可分别通过如下代码指定：

• camera = Camera(gui_system="PySide6")

• camera = Camera(gui_system="PySide2")

• camera = Camera(gui_system="PyQt6")

• camera = Camera(gui_system="PyQt5")

除 screen 之外，相机对象还拥有以下可读写属性：

• lens : Camera.Lens：相机镜头，其中有一些参数供 景深 和 曝光度调整 的 后处理效果 使用；

• projection_mode : Camera.ProjectionMode：投影模式，包括下列枚举值：

  • Camera.ProjectionMode.Perspective：透视投影模式，适合观察场景

  • Camera.ProjectionMode.Orthographic：正交投影模式，适合观察单个模型

• fov : float：视场角，仅在透视投影模式下有用，单位为度，默认为 45 度；

• near : float：近平面距离，单位为米，默认为 0.1 米；

• far : float：远平面距离，单位为米，默认为 100 米；

• height : float：视场高度，仅在正交投影模式下有用，单位为米，默认为 3 米左右，与宽度联动，保持宽高比为屏幕宽高比不变；

• width : float：视场宽度，仅在正交投影模式下有用，单位为米，默认为 4 米左右，与高度联动，保持宽高比为屏幕宽高比不变；

下面是一些只读属性用于获取相机相关信息：

• scene : Scene：获取相机所在的场景；

• abs_position : glm.vec3：获取相机的世界坐标位置；

• abs_orientation : glm.quat：获取相机的绝对姿态。

除了控制相机的性质外，相机对象还提供一些坐标转换方法，包括：

• project(world_coord:glm.vec3)->glm.vec4：将某点的世界坐标投影为标准设备坐标（含透视项）；

• project3(world_coord:glm.vec3)->glm.vec3：将某点的世界坐标投影为标准设备坐标；

• world_to_view(world_coord:glm.vec3)->glm.vec3：将某点的世界坐标转化为观察空间坐标；

• view_to_world(view_coord:glm.vec3)->glm.vec3：将某点的观察空间坐标转化为世界坐标；

• world_dir_to_view(world_dir:glm.vec3)->glm.vec3：将向量的世界坐标转化为观察空间坐标；

• view_dir_to_world(view_dir:glm.vec3)->glm.vec3：将向量的观察空间坐标转化为世界坐标；

• view_to_NDC(view_coord:glm.vec3)->glm.vec4：将观察空间坐标投影为标准设备坐标（含透视项）；

• screen_to_view_dir(screen_pos:glm.vec2)->glm.vec3：获取屏幕坐标（左上角为 (0, 0)，单位为像素）对应的射线的观察空间坐标，射线起点为 (0, 0, 0)，指向返回值方向；

• screen_to_view_dir(screen_pos:glm.vec2)->glm.vec3：获取屏幕坐标对应的射线的世界坐标，射线起点为 camera.abs_position，指向返回值方向。

照相与录像

在 Glass Engine 中，相机不仅能将看到的内容显示到 screen 上，还可将看到的内容拍照到图片，或录像到视频，也就是对 3D 视口进行截图与录屏。照相与录像的方法为：

• camera.take_photo(save_path:str=None, viewport:tuple[int]=None)->np.ndarray：

  • save_path:str：截图文件路径，若没有指定，则不保存文件只返回内存图像

  • viewport:tuple[int]：截图视口位置和尺寸，在 screen 中左下角坐标为 (0, 0)，右上角为 (scree_width, screen_height)，单位为像素，viewport 格式为 (x_start, y_start, width, height)，若不指定，则对整个 3D 视口截屏

  • return : np.ndarray：截取的内存图像

• camera.record_video(save_path:str, viewport:tuple[int]=None, fps:float=None)->VideoRecorder：

  • save_path:str：录屏文件路径，必须指定，其后缀名只能是 .mp4 或 .avi

  • viewport:tuple[int]：录屏视口位置和尺寸，若不指定，则对整个 3D 视口录屏

  • fps:float：录屏帧率，若不指定，则使用当前渲染帧率为视频帧率

  • return : VideoRecorder：用一个变量接受返回值，并在你想停止录像的时候在其上调用 stop 函数

多相机

在 Glass Engine 中支持多相机多视口嵌入到同一个界面程序中，这多个相机可以处于同一个场景中，是对该场景从不同角度的观察结果，也可以处于不同的场景中。使用方法很简单，只需在场景中多添加几个相机即可。例如，下面采用 4 个相机同时显示一个模型的主视图、左视图、俯视图、3D 交互图，并将 4 个相机的屏幕布局到一个界面程序中：

from glass_engine import *
from glass_engine.Manipulators import *
from glass_engine.Lights import *

from PyQt6.QtWidgets import QApplication, QDialog, QHBoxLayout, QVBoxLayout
from PyQt6.QtCore import Qt

app = QApplication([])

scene = Scene()
scene.skydome = "https://dl.polyhaven.org/file/ph-assets/HDRIs/extra/Tonemapped%20JPG/industrial_sunset_puresky.jpg"

# 添加模型
model = Model("sofa_03_4k.gltf")
model["root"].pitch = 90
model.position.z = -0.5
scene.add(model)

# 添加光源
light = DirLight()
light.yaw = -45
light.pitch = -45
light.generate_shadows = False
scene.add(light)

# 主视图相机
camera_main = Camera(Camera.ProjectionMode.Orthographic)
camera_main.screen.manipulator = None # 禁用交互
camera_main.position.y = -5
scene.add(camera_main)

# 左视图相机
camera_left = Camera(Camera.ProjectionMode.Orthographic)
camera_left.screen.manipulator = None # 禁用交互
camera_left.position.x = -5
camera_left.yaw = -90
scene.add(camera_left)

# 俯视图相机
camera_over = Camera(Camera.ProjectionMode.Orthographic)
camera_over.screen.manipulator = None # 禁用交互
camera_over.position.z = 5
camera_over.pitch = -90
scene.add(camera_over)

# 交互视图相机
camera_inter = Camera(Camera.ProjectionMode.Orthographic)
camera_inter.screen.manipulator = ModelViewManipulator(distance=5, azimuth=45, elevation=45)
scene.add(camera_inter)

# 布局 Qt 界面
dialog = QDialog()
dialog.setWindowFlags(Qt.WindowType.WindowMinMaxButtonsHint | Qt.WindowType.WindowCloseButtonHint)

# 第一行
hlayout_up = QHBoxLayout()
hlayout_up.setContentsMargins(0, 0, 0, 0)
hlayout_up.addWidget(camera_main.screen)
hlayout_up.addWidget(camera_left.screen)

# 第二行
hlayout_down = QHBoxLayout()
hlayout_down.setContentsMargins(0, 0, 0, 0)
hlayout_down.addWidget(camera_over.screen)
hlayout_down.addWidget(camera_inter.screen)

# 垂直布局
vlayout_all = QVBoxLayout()
vlayout_all.addLayout(hlayout_up)
vlayout_all.addLayout(hlayout_down)

dialog.setLayout(vlayout_all)
dialog.resize(700, 700)
dialog.show()

app.exec()

会得到图 1 所示结果：

图 1. 多相机多视口观察场景

你可以从这里下载 沙发模型。