创建 Python 程序进行（视觉上令人愉悦的） 3D 物理模拟/可视化的好库有哪些？

Question

有哪些适用于创建视觉效果良好的3D物理模拟/可视化的Python程序的好的库？

我看过Vpython，但是我看到的模拟看起来很丑陋，我希望它们更加吸引人。此外，它似乎是一个旧的库。对于3D编程，我看到建议使用Panda3D和python-ogre，但我不确定它是否真正适合精确模拟。另外，我更喜欢与其他库结合得好的库（例如，pygame与其他库结合得不太好）。

- Bentley4

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有哪些好的库可以用于创建Python程序，以进行（视觉上吸引人的）3D物理模拟/可视化？（例如，用于在3D笛卡尔网格上模拟抛射物或可视化移动带电粒子的电磁场） - Bentley4

http://pyopengl.sourceforge.net/ - John Riselvato

Answer 1

与其他编程语言相比，Python的3D支持相对较弱。但是，通过大多数程序的构建方式，程序的外观比您想象的更加易变。例如，您提到VPython，虽然他们的许多示例不太吸引人，但最近的版本包括挤出、材料和皮肤，使您可以比以前更加自定义外观。

值得注意的是，在实时制作渲染质量的图像方面是不可能的（循环是这方面的重大进展，但仍未达到目标）。我相信您的问题在于您正在寻找技术现在根本无法实现的东西，但是，如果您愿意承担使模拟看起来视觉上吸引人的负担，那么VPython（这是PyOpenGL的华丽版本）可能是您最好的选择。以下是不同技术的概述，以防您正在寻找更普遍的内容：

Blender：最强大的Python图形程序，但它是为图形设计和特效而制作的，尽管其底层有非常复杂的物理运行，但Blender不适用于物理模拟。自包含。

Panda3D：经常与Blender进行比较的程序，但主要用于游戏。游戏引擎比Blender更容易使用，但渲染质量要低得多，功能丰富性也较低。自包含。

Ogre：一种非常流行的游戏开发库，具有许多强大的功能，特别是用于创建游戏环境。事件处理也非常好。可以与其他库集成，但难度较大。

VPython：旨在进行物理模拟的库，相对于其他方法，它减少了很多纹理映射和渲染能力，但这种能力仍然存在，因为VPython主要是由OpenGL构建而成，而OpenGL是最通用的图形库之一。因此，VPython也非常容易与其他库集成。

PyOpenGL：Python的OpenGL。OpenGL是最广泛使用的图形库之一，毫无疑问可以产生该列表中最漂亮的视觉效果（除了Blender，它是一个类），但是这并不容易做到。 PyOpenGL非常简洁，虽然功能齐全，但实现起来比其他任何东西都要困难。如果您知道自己在做什么，它可以很好地与其他库配合使用。

- Slater Victoroff

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谢谢！根据您写的内容，我发现如果我想立刻开始编程的话，最好的方法是从VPython入手，尽可能开发程序，并在必要时使用PyOpenGl进行修改。您认为一般的计算机何时足够快，使得Python可以流畅地进行运行时物理模拟（粗略估计）？ - Bentley4

你的电脑目前完全能够运行平滑的物理模拟，但你可能需要稍微调整一下对“平滑”的定义。如果你在一个简单的while循环中运行模拟，Python将尝试尽可能快地更新，这会导致一系列问题，但你可以通过简单地说出类似以下的语句来限制while循环的速率： while True: rate(100) 其中括号中的数字是每秒刷新次数，我发现20次/秒是速率不会影响模拟质量且对处理器轻微的最低值。 - Slater Victoroff

你会如何实现那个速率函数？使用 time.sleep(n) 吗？ 谢谢，好的提示！ - Bentley4

我认为rate函数实际上是内置的。 - Slater Victoroff

Answer 2

如果我需要一个Python的可视化包，我会从Processing.py开始：https://github.com/jdf/processing.py 这是基于Java的Processing.org代码的Python绑定。您可以在这里快速比较一下：http://wiki.processing.org/w/Python_Comparison 当然，如果您不受限于Python，则Processing本身也是一个很好的起点：http://processing.org 还有一些Python绑定用于可视化工具包（VTK），但它们大多数示例都是C ++或Tk。

如果你只是想要一个场景图来移动几何体，而不是本地可视化，那么我已经看到了一些Python绑定用于Open Scene Graph，例如：http://code.google.com/p/osgswig/ 祝你好运！

- Ruan Caiman

Answer 3

尝试使用PyOpenGL。它是一个库，通过Python ctypes库提供Python绑定到OpenGL。

这是一个演示：

- C0deH4cker

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不是，但是可以通过快速搜索找到。只需查看图像源。 - C0deH4cker

这个截图不太令人鼓舞 :) - Bentley4

Answer 4

从你的问题中，不清楚你想要实现什么。你是想创建一个独立的应用程序，在运行时控制模拟，还是使用Python创建一个模拟，然后离线查看？

对于后者，你可以看看Blender，这是一个开源的3D内容创作套件，包括一个Python脚本接口，可以访问应用程序的大部分（如果不是全部）内部。Blender带有一些物理和粒子库，可能会有所帮助，并且作为一个应用程序，它代表了用于制作电影视觉效果等软件类型。

如果你想制作一个独立的应用程序，在运行时控制模拟，这很可能不是一个合适的选择。但是，如果你想生成一系列可查看的图像，那么它可能值得一看。

- Mark Streatfield

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我想制作一个独立的应用程序，可以在运行时控制模拟。如果需要使其运行良好，则图形可以最小化。例如，仅使用线条、箭头和点来重新创建参考框架和数学点。如果可能，还要为刚体提供简单但干净的模型。 - Bentley4