OpenGL Python图形与游戏开发实战

课程定位与开发环境

• 以Python为基础，使用PyCharm配置开发环境，并通过PyOpenGL调用OpenGL API。
• 结合Pygame创建窗口，理解主循环、双缓冲与基础 OpenGL 程序结构，建立可运行的图形应用起点。
• 复习三维坐标、向量、笛卡尔坐标系与颜色在计算机图形中的表示方式。

二维图形与网格基础

• 从点、鼠标交互、坐标系数值映射、线段与多边形开始，完成函数图形绘制及绘图数据的保存和加载。
• 通过Turtle Graphics、L-System与Iterative Function Systems理解规则绘制和分形图像生成。
• 创建Mesh类与立方体对象，读取OBJ模型的顶点和三角形数据，并在 OpenGL 窗口中显示网格。

三维空间、相机与变换

• 梳理正交、透视、屏幕与相机空间，使用4×4 矩阵处理物体定位和视图计算。
• 实现虚拟相机的移动、瞄准、鼠标旋转、灵敏度控制及世界坐标轴可视化，并限制俯仰角以避免Gimbal Lock。
• 将平移、旋转、缩放及其顺序影响整合到网格和变换系统，支持对象绕任意轴旋转与实时动画。

Shader 渲染与材质表现

• 重构图形引擎结构，使用OpenGL Shader Language编译并链接Vertex Shader与Fragment Shader。
• 传递多组顶点、顶点颜色和Uniform数据，结合模型、视图和投影矩阵完成基于着色器的三维渲染。
• 加载顶点法线与 UV 数据，实现环境光、漫反射、镜面反射和多光源；继续完成UV Mapping、纹理采样、混合及多 Shader 的整合。