如何将PYopenGL写入JPG图像

Question

我是PYopenGL的新手，实际上，我也不确定PYopenGL是否适合我的任务。

我有一个Wavefront obj文件格式的3D模型。我需要从给定的视图中获取模型的“打印屏幕”。换句话说，我需要渲染模型，而不是显示模型，将其另存为图像（jpg）

我的想法是使用PYopenGL完成这项任务。然而，谷歌搜索我找不到任何建议或示例如何做到这一点。因此，如果PYopenGL是我的任务的正确工具，我开始怀疑。

你有人已经有这样的事情或者知道我可以用来学习的例子吗？

提前致谢。

路

Answer 1

我的答案（部分基于CodeSurgeon's answer）是问题的第二部分。

PyOpenGL中的离屏渲染（意味着向内部缓冲区渲染内容而不是可见窗口并将渲染后的图像保存到文件或作为http响应传输到网页上显示）在PyOpenGL中（因为在OpenGL本身中）有点棘手，因为GLUT所做的一切都是如此far（创建窗口，init opengl上下文等）你现在需要用手做，因为你不需要标准的GLUT窗口弹出甚至闪烁。

因此，在OpenGL中有3种离屏渲染方法：

1）使用GLUT进行初始化，但隐藏过剩窗口并渲染到它。此方法完全独立于平台，但GLUT窗口在初始化期间短时间出现，因此它不适合Web服务器，但您仍然可以将其设置为单独的Web服务器，仅在启动时进行初始化并使用某些接口与之通信它。

2）手动创建所有内容：隐藏窗口，OpenGL上下文和要渲染的Framebuffer对象。这个方法很好，因为你控制了一切而且没有窗口出现，但是上下文的创建是特定于平台的（下面是Win64的例子）

3）第3种方法与方法2类似，但使用WGL创建的默认Framebuffer，而不是手工创建FBO。与方法2相同的效果，但更简单。如果由于其他原因不需要FBO，可能是最好的。

现在我将描述方法2，硬核方法。更多样品在我的GitHub repository。

因此，屏幕外渲染算法包括以下步骤：

创建隐藏窗口，因为你需要窗口，甚至隐藏创建OpenGL上下文
创建OpenGL上下文
创建Framebuffer对象（FBO）
创建渲染缓冲区（颜色和深度）并将它们附加到FBO（有关详细信息，请参阅FBO manual）
将FBO绑定到OpenGL上下文以进行渲染
渲染一些东西。在此示例中，我仅使用2D基元进行简化，但缓冲区已准备好进行深度测试的3D渲染
设置缓冲区用于读取，在我们的例子中只有一个FBO，因此无需选择一个读取
使用glReadPixels（）从Color render buffer读取渲染数据
用接收到的数据做任何你想做的事情，即从中创建PIL图像并将其保存到文件中。您还可以使用双倍分辨率渲染并调整PIL图像的大小以获得抗锯齿效果。

所以下面有完整的例子。

重要！ 3.1.1 PyOpenGL实现有BUG！当您导入WGL时，glReadPixels（）开始崩溃

ctypes.ArgumentError：参数7 ::错误的类型

要避免这种情况，请转到包dir \ OpenGL \ raw \ WGL_types.py，找到以下行

HANDLE = POINTER(None)  # /home/mcfletch/pylive/OpenGL-ctypes/src/wgl.h:60
# TODO: figure out how to make the handle not appear as a void_p within the code...
HANDLE.final = True

并替换为（对于x64当然，对于x86 UINT32假设）

HANDLE = UINT64
HANDLE.final = True

所以有例子

from win32api import *
from win32con import *
from win32gui import *

from OpenGL.WGL import *
from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLU import *
from OpenGL.GLUT import *

from PIL import Image
from PIL import ImageOps

import uuid

# =========================================
# I left here only necessary constants, it's easy to search for the rest

PFD_TYPE_RGBA =         0
PFD_MAIN_PLANE =        0
PFD_DOUBLEBUFFER =      0x00000001
PFD_DRAW_TO_WINDOW =    0x00000004
PFD_SUPPORT_OPENGL =    0x00000020

# =========================================
# OpenGL context creation helpers

def mywglCreateContext(hWnd):
    pfd = PIXELFORMATDESCRIPTOR()

    pfd.dwFlags = PFD_DRAW_TO_WINDOW | PFD_SUPPORT_OPENGL
    pfd.iPixelType = PFD_TYPE_RGBA
    pfd.cColorBits = 32
    pfd.cDepthBits = 24
    pfd.iLayerType = PFD_MAIN_PLANE

    hdc = GetDC(hWnd)

    pixelformat = ChoosePixelFormat(hdc, pfd)
    SetPixelFormat(hdc, pixelformat, pfd)

    oglrc = wglCreateContext(hdc)
    wglMakeCurrent(hdc, oglrc)

    # check is context created succesfully
    # print "OpenGL version:", glGetString(GL_VERSION)


def mywglDeleteContext():
    hrc = wglGetCurrentContext()
    wglMakeCurrent(0, 0)
    if hrc: wglDeleteContext(hrc)


# =========================================
# OpenGL Framebuffer Objects helpers

def myglCreateBuffers(width, height):

    fbo = glGenFramebuffers(1)
    color_buf = glGenRenderbuffers(1)
    depth_buf = glGenRenderbuffers(1)

    # binds created FBO to context both for read and draw
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, fbo)

    # bind color render buffer
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, color_buf)
    glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_RGBA8, width, height)
    glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, color_buf)

    # bind depth render buffer - no need for 2D, but necessary for real 3D rendering
    glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, depth_buf)
    glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_DEPTH_COMPONENT, width, height)
    glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_RENDERBUFFER, depth_buf)

    return fbo, color_buf, depth_buf, width, height

def myglDeleteBuffers(buffers):
    fbo, color_buf, depth_buf, width, height = buffers
    glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0)
    glDeleteRenderbuffers(1, color_buf)
    glDeleteRenderbuffers(1, depth_buf)
    glDeleteFramebuffers(1, fbo)

def myglReadColorBuffer(buffers):
    fbo, color_buf, depth_buf, width, height = buffers
    glPixelStorei(GL_PACK_ALIGNMENT, 1)
    glReadBuffer(GL_COLOR_ATTACHMENT0)
    data = glReadPixels(0, 0, width, height, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE)
    return data, width, height

# =========================================
# Scene rendering

def renderInit(width, height):

    glClearColor(0.5, 0.5, 0.5, 1.0)
    glColor(0.0, 1.0, 0.0)
    gluOrtho2D(-1.0, 1.0, -1.0, 1.0)
    glViewport(0, 0, width, height)


def render():

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)

    # draw xy axis with arrows
    glBegin(GL_LINES)

    # x
    glVertex2d(-1, 0)
    glVertex2d(1, 0)
    glVertex2d(1, 0)
    glVertex2d(0.95, 0.05)
    glVertex2d(1, 0)
    glVertex2d(0.95, -0.05)

    # y
    glVertex2d(0, -1)
    glVertex2d(0, 1)
    glVertex2d(0, 1)
    glVertex2d(0.05, 0.95)
    glVertex2d(0, 1)
    glVertex2d(-0.05, 0.95)

    glEnd()

    glFlush()

# =========================================
# Windows stuff and main steps

def main():

    # Create window first with Win32 API

    hInstance = GetModuleHandle(None)

    wndClass = WNDCLASS()

    wndClass.lpfnWndProc = DefWindowProc
    wndClass.hInstance = hInstance
    wndClass.hbrBackground = GetStockObject(WHITE_BRUSH)
    wndClass.hCursor = LoadCursor(0, IDC_ARROW)
    wndClass.lpszClassName = str(uuid.uuid4())
    wndClass.style = CS_OWNDC

    wndClassAtom = RegisterClass(wndClass)

    # don't care about window size, couse we will create independent buffers
    hWnd = CreateWindow(wndClassAtom, '', WS_POPUP, 0, 0, 1, 1, 0, 0, hInstance, None)

    # Ok, window created, now we can create OpenGL context

    mywglCreateContext(hWnd)

    # In OpenGL context create Framebuffer Object (FBO) and attach Color and Depth render buffers to it

    width, height = 300, 300
    buffers = myglCreateBuffers(width, height)

    # Init our renderer
    renderInit(width, height)

    # Now everything is ready for job to be done!
    # Render something and save it to file

    render()

    data, width, height = myglReadColorBuffer(buffers)
    image = Image.frombytes("RGBA", (width, height), data)
    image = ImageOps.flip(image) # in my case image is flipped top-bottom for some reason

    # it's easy to achive antialiasing effect by resizing rendered image
    # don't forget to increase initial rendered image resolution and line thikness for 2D
    #image = image.resize((width/2, height/2), Image.ANTIALIAS)

    image.save("fbo.png", "PNG")

    # Shutdown everything
    myglDeleteBuffers(buffers)
    mywglDeleteContext()

main()

Answer 2

PyOpenGL可以用于您的目的，如果您感兴趣的是将3D模型/场景从特定角度渲染到图像，只要您不介意打开并运行OpenGL窗口即可。

网上有很多来源讨论如何为.obj格式编写解析器。除了查看关于here格式的维基百科文章，我相信你可以在pygame website上找到一个固定函数obj加载器的实现。如果你自己制作.obj模型，它会更容易，因为规范非常宽松，编写一个健壮的解析器可能很难。或者，您可以使用Assimp等库来加载模型并提取其数据，这些数据具有python pyAssimp绑定。

至于保存屏幕截图，您需要将3D场景渲染为纹理。我强烈建议你看看this answer。如果要进行屏幕外渲染，您需要了解如何使用glReadPixels以及如何使用FBO（帧缓冲区对象）。

Answer 3

GLUT隐藏窗口方法更简单，与平台无关，但它会导致窗口闪烁。

为Django设置它，即你可以将渲染器实现为单独的Web服务器，它将在启动时仅按窗口闪烁一次，然后通过http响应返回渲染的图像。

from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLU import *
from OpenGL.GLUT import *

from PIL import Image
from PIL import ImageOps

import sys

width, height = 300, 300

def init():
    glClearColor(0.5, 0.5, 0.5, 1.0)
    glColor(0.0, 1.0, 0.0)
    gluOrtho2D(-1.0, 1.0, -1.0, 1.0)
    glViewport(0, 0, width, height)

def render():

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)

    # draw xy axis with arrows
    glBegin(GL_LINES)

    # x
    glVertex2d(-1, 0)
    glVertex2d(1, 0)
    glVertex2d(1, 0)
    glVertex2d(0.95, 0.05)
    glVertex2d(1, 0)
    glVertex2d(0.95, -0.05)

    # y
    glVertex2d(0, -1)
    glVertex2d(0, 1)
    glVertex2d(0, 1)
    glVertex2d(0.05, 0.95)
    glVertex2d(0, 1)
    glVertex2d(-0.05, 0.95)

    glEnd()

    glFlush()


def draw():
    render()
    glutSwapBuffers()

def main():
    glutInit(sys.argv)

    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB)
    glutInitWindowSize(300, 300)
    glutCreateWindow(b"OpenGL Offscreen")
    glutHideWindow()

    init()
    render()

    glPixelStorei(GL_PACK_ALIGNMENT, 1)
    data = glReadPixels(0, 0, width, height, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE)
    image = Image.frombytes("RGBA", (width, height), data)
    image = ImageOps.flip(image) # in my case image is flipped top-bottom for some reason
    image.save('glutout.png', 'PNG')

    #glutDisplayFunc(draw)
    #glutMainLoop()

main()

Answer 4

除了glutHideWindow（）之外，如果您需要在服务器上执行此操作，则可以使用虚拟显示。 requirements.txt：pyopengl，pillow，pyvirtualdisplay。包：freeglut3-dev，xvfb。

from pyvirtualdisplay import Display
# before glutInit create virtual display
display = Display(visible=0, size=(HEIGHT, WIDTH))
display.start()

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