在 VPython 中做点

VPython是一个基于Python的三维图像和动画库，帮助程序员轻松创建三维图像和动画。本文将介绍VPython的基本用法，包括创建3D对象，摄像机选择，动态控制等方面。

安装

在使用VPython之前需要先安装VPython库。可以通过以下命令在命令行安装：

pip install vpython

创建3D对象

创建3D对象主要是使用sphere，box，cylinder，arrow，helix等函数，并且可以根据需要设置坐标、大小、颜色和纹理等属性。

以下代码创建了一个红色的小球，位置在原点：

from vpython import *

sphere(pos=vector(0,0,0), radius=0.5, color=color.red)

以下代码创建了一个黄色的立方体：

from vpython import *

box(pos=vector(0,0,0), size=vector(1,1,1), color=color.yellow)

以下代码创建了一个蓝色的圆柱体：

from vpython import *

cylinder(pos=vector(0,0,0), radius=0.5, height=1, color=color.blue)

更多3D对象的使用方法可以参考VPython官方文档。

摄像机选择

VPython中提供了三种不同的摄像机类型，每一种类型可以在运行时动态切换。三种类型分别为：

• canvas.camera = 'perspective' 透视摄像机。这种类型的摄像机看起来与我们肉眼看到的效果比较接近，但是可能存在畸变。

• canvas.camera = 'orthographic' 平行投影摄像机。这种类型的摄像机可以用来制作动画和模拟。

• canvas.camera = 'user' 用户定义的摄像机。这种类型的摄像机可以根据需要自定义。

以下代码展示了动态切换摄像机类型的示例：

from vpython import *
import time

canvas(width=800, height=800)

sphere(pos=vector(-1,0,0), radius=0.5, color=color.red)
box(pos=vector(0,0,0), size=vector(1,1,1), color=color.yellow)
cylinder(pos=vector(1,0,0), radius=0.5, height=1, color=color.blue)

camera_types = ['perspective', 'orthographic', 'user']
i = 0

while True:
    rate(30)
    canvas.camera = camera_types[i]
    i = (i + 1) % 3
    time.sleep(2)

动态控制

在VPython中，可以根据需要动态控制3D对象的属性，例如位置、大小、颜色、纹理等。下面的代码演示了如何通过键盘控制小球的移动。

from vpython import *

ball = sphere(pos=vector(0,0,0), radius=0.5, color=color.orange)

def move_left():
    ball.pos.x -= 0.1

def move_right():
    ball.pos.x += 0.1

def move_up():
    ball.pos.y += 0.1

def move_down():
    ball.pos.y -= 0.1

scene.bind('keydown', move_left, 'left')
scene.bind('keydown', move_right, 'right')
scene.bind('keydown', move_up, 'up')
scene.bind('keydown', move_down, 'down')

以上的代码将小球的位置设置为(0,0,0)，并且在键盘上绑定了四个事件，分别对应小球在左、右、上、下方向上的移动。程序运行时按下箭头键即可控制小球的移动。

除了动态控制位置之外，也可以动态控制大小，颜色和纹理等属性。例如下面的代码演示了如何通过鼠标滚轮控制小球的大小。

from vpython import *

ball = sphere(pos=vector(0,0,0), radius=0.5, color=color.orange)

def on_scroll(evt):
    if evt.mouse.delta < 0:
        ball.radius -= 0.1
    elif evt.mouse.delta > 0:
        ball.radius += 0.1

scene.bind('scroll', on_scroll)

以上代码将小球的半径设置为0.5，并且在鼠标滚轮上绑定了事件。程序运行时滚动鼠标滚轮即可控制小球的大小。

总结

以上是VPython的基本用法，包括创建3D对象、选择摄像机和动态控制等方面。通过这些基本用法，我们可以轻松地创建三维图像和动画。如果需要更深入的学习，可以参考VPython官方文档。