文章目錄

1. 前言
2. 快速體驗
3. 互動式繪圖函數
4. 應用範例
5. 與wxPython整合

1. 前言

1.1 WxGL是什麼？

WxGL是一個基於PyOpenGL的三維資料視覺化庫，以wx為顯示後端，提供Matplotlib風格的互動式應用模式，同時，也可以和wxPython無縫結合，在wx的表單上繪製三維模型。

WxGL遵循MIT開源軟體許可協定，任何人都可以使用、複製和修改本軟體，甚至出版發行、再授權以及販售本軟體。唯一的限制是，必須附有MIT授權協定。WxGL的原始碼和本文的範例程式碼、資源，都可以從https://github.com/xufive/wxgl下載。

從V0.6.2開始，WxGL新增了互動式繪圖子模組wxplot，提供類似Matplotlib風格的2D/3D繪圖函數。如果熟悉NumPy和Matplotlib的話，只需要幾分鐘時間就可以學會使用WxGL的互動式繪圖。

1.2 為什麼選擇WxGL?

WxGL提供了一套簡潔易用、對使用者友好的API，將OpenGL的複雜概念全部封裝起來，使得使用者可以專注於資料的處理，而無需將更多精力用在3D顯示方面。可以說，WxGL是為實現資料快速視覺化而誕生的。下面這個例子可以告訴你，WxGL究竟有多簡潔。

>>> import numpy as np
>>> import wxgl.wxplot as plt
>>> vs = np.array([
    [1,-1,1], [1,-1,-1], [1,1,-1], [1,1,1],
    [-1,1,1], [-1,1,-1], [-1,-1,-1], [-1,-1,1], 
    [-1,-1,1], [-1,-1,-1], [1,-1,-1], [1,-1,1], 
    [1,1,1], [1,1,-1], [-1,1,-1], [-1,1,1]
])
>>> plt.surface(vs, texture=r'example\res\girl.jpg', alpha=False)
>>> plt.show(rotation='h+')

前兩行程式碼匯入NumPy和WxGL模組，第3行構造資料，第4行繪製，第5行顯示並增加旋轉效果。只要5行程式碼，就可以實現下面的效果。

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1.3 安裝和依賴關係

和其他的Python模組一樣，WxGL模組也使用pip命令安裝。

pip install wxgl

WxGL依賴以下模組，如果當前執行環境沒有安裝這些模組，安裝程式將會自動安裝它們。如果安裝過程出現問題，或者安裝完成後無法正常使用，請嘗試手動安裝WxGL的依賴模組。

numpy（推薦版本：1.18.2或更高）
scipy（推薦版本：1.4.1或更高）
matplotlib（推薦版本：3.1.2或更高）
wxpython（推薦版本：4.0.7.post2或更高）
pyopengl（推薦版本：3.1.3b2或更高）

2. 快速體驗

下面例子中用到的繪圖函數，在本文第3部分「互動式繪圖函數」中均有詳細的使用說明。

2.1 從正弦曲線開始

>>> import numpy as np
>>> import wxgl.wxplot as plt
>>> x = np.linspace(0, 2*np.pi, 361)
>>> y = np.sin(x) * 3
>>> plt.plot(x, y)
>>> plt.show()

上面這幾行程式碼，畫出了一條正弦曲線。如果忽略模組名的話，這些程式碼和Matplotlib是完全一樣的。除去匯入模組和資料準備，真正的繪圖語句只有最後兩行。執行最後一句show()命令後，將彈出GUI視窗，同時程式將阻塞，直至關閉GUI視窗。

在這裡插入圖片描述

2.2 使用2D模式

對於2D資料來說，使用2D模式繪製，看起來會更習慣一點。

>>> theta = np.linspace(0, 2*np.pi, 361)
>>> x = 3 * np.cos(theta)
>>> y = 3 * np.sin(theta)
>>> fig = plt.figure(mode='2D')
>>> plt.plot(x, y)
>>> plt.show()

這段程式碼，首先準備繪製圓的資料，然後使用wxplot.figure()生成畫布，同時指定使用2D繪圖模式。

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2.3 子圖佈局

WxGL支援在一張畫布上畫多張子圖，建立子圖的方式也非常類似Matplotlib。下面使用wxplot.sphere()函數繪製兩個球體。

建立子圖方式一：

>>> plt.subplot(121) # 一行兩列的第一個位置
>>> plt.sphere((0,0,0), 3, 'green')
>>> plt.subplot(122) # 一行兩列的第二個位置
>>> plt.sphere((0,0,0), 3, '#00FFFF', mode='FCBC')
>>> plt.show()

建立子圖方式二：

>>> ax1 = plt.subplot(121) # 一行兩列的第一個位置
>>> ax1.sphere((0,0,0), 3, 'green')
>>> ax2 = plt.subplot(122) # 一行兩列的第二個位置
>>> ax2.sphere((0,0,0), 3, '#00FFFF', mode='FCBC')
>>> plt.show()

建立子圖方式三：

>>> fig = plt.figure()
>>> ax1 = fig.add_axes(121) # 一行兩列的第一個位置
>>> ax1.sphere((0,0,0), 3, 'green')
>>> ax2 = fig.add_axes(122) # 一行兩列的第二個位置
>>> ax2.sphere((0,0,0), 3, '#00FFFF', mode='FCBC')
>>> plt.show()

上面三種方式建立的子圖，繪製效果是完全一致的。圖中的格線和標註，是通過點選工具列上的工具按鈕生成的，再次點選則可以隱藏。工具列按鈕從左至右，分別是：恢復初始姿態、顯示/隱藏座標軸、顯示/隱藏網格刻度、設定配色方案、儲存為檔案。

在這裡插入圖片描述
除了可以接受3位數位的引數外，subplot()和add_axes()還可以接受4元組引數，用來指定子圖左下角在畫布上的位置，以及子圖的寬度和高度。

2.4 標題和文字

和Matplotlib類似，wxplot也提供了title()和text()兩個函數來繪製標題和文字。除了文字內容，這兩個函數還可以接受文字大小、位置、顏色、字型、對齊方式等若干引數。

>>> plt.cube((0,0,0), 3, 'cyan') # 繪製六面體，cyan是顏色，十六進位製表示為#00FFFF
>>> plt.sphere((0,0,0), 1.5, 'orange') # 繪製球
>>> plt.cylinder((0,0,-2), (0,0,2), 0.5, 'green') # 繪製圓柱
>>> plt.cone((0,-2,0), (0,2,0), 0.5, 'purple') # 繪製圓錐，purple是顏色，十六進位製表示為#F020F0
>>> plt.title('六面體、圓錐、圓柱和球的組合') # 繪製標題
>>> plt.text('這是錐尖', size=40, pos=(0,2,0), align='left') # 繪製文字
>>> plt.show()

繪製六面體、圓錐、圓柱和球的函數將在本文的第3部分給出詳細的API說明。

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2.5 Colorbar

只需要提供值域範圍、顏色對映表名字，wxplot.colorbar()就可以輕鬆畫出Colorbar，預設位置在畫布或子圖的右側。使用引數loc可以指定Colorbar的位置。

>>> x, y = np.mgrid[-1:1:20j,-1:1:20j]
>>> z = x*x + y*y
>>> plt.mesh(x, y, z, mode='FLBL', cmap='hsv') # 其實，mesh()函數預設使用的顏色對映表就是hsv
>>> plt.colorbar((z.min(), z.max()), 'hsv') # colorbar()的顏色對映表要和要和繪圖函數一致
>>> plt.show()

這段程式碼使用wxplot.mesh()函數畫出了曲面 $z = x^2 + y^2$ 的樣子（x和y取值均在在[-1,1]之間）。mesh()函數預設使用的顏色對映表是hsv，因此，colorbar的顏色對映表也使用相同的名字

在這裡插入圖片描述

2.6 顏色的表示

表示多個顏色時，WxGL限定使用NumPy陣列，也就是numpy.ndarray型別，顏色陣列的最後一個維度表示顏色通道，可以是RGB模式，也可以是RGBA模式。各個顏色通道的值域範圍在[0,1]之間。

表示單個顏色時，WxGL支援列表、元組或陣列的表示形式（值域範圍限定在[0,1]之間），也支援類似"#FF00FF"的十六進位製表示法。此外，WxGL還提供了若干預定義的顏色，使用plt.fig.cm.colors可以檢視所有的預定義顏色。

>>> plt.fig.cm.colors
{'red': '#FF0000', 'red_dark': '#C00000', 'green': '#00C000', 'green_dark': '#008000', 'blue': '#0000FF', 'blue_dark': '#0000C0', 'yellow': '#FFFF00', 'orange': '#FFA500', 'purple': '#F020F0', 'purple_dark': '#C000C0', 'cyan': '#00FFFF', 'cyan_dark': '#00C0C0', 'gray': '#C0C0C0', 'dark': '#808080', 'black': '#000000', 'white': '#FFFFFF'}

red: #FF0000，紅色
red_dark: #C00000，暗紅色
green: #00C000，綠色
green_dark: #008000，暗綠色
blue: #0000FF，藍色
blue_dark: #0000C0，暗藍色
yellow: #FFFF00，黃色
orange: #FFA500，橘色
purple: #F020F0，紫色
purple_dark: #C000C0，暗紫色
cyan: #00FFFF，青色
cyan_dark: #00C0C0，暗青色
gray: #C0C0C0，淺灰色
dark: #808080，深灰色
black: #000000，黑色
white: #FFFFFF，白色

2.7 顏色對映表

WxGL預定了若干顏色對映方案，使用plt.fig.cm.cms.keys()可以檢視所有的預定義顏色對映表。

dict_keys([
    'autumn', 'brg', 'CMRmap', 'cool', 'cubehelix', 
    'gist_earth', 'gist_rainbow', 'gist_stern', 
    'gnuplot', 'gray', 'gray_r', 'hsv', 'jet', 
    'ocean', 'rainbow', 'spring', 'summer', 
    'terrain', 'winter', 'Wistia', 'wind'
])

3. 互動式繪圖函數

wxplot函數自帶完備的檔案說明，只需要使用__doc__檢視即可。

3.1 新建畫布：figure()

>>> print(plt.figure.__doc__)
    新建畫布
    Useage: figure(*args, **kwds)
    ----------------------------------------------------
    size        - 畫布解析度，預設800x600
    kwds        - 關鍵字引數
                    head        - 定義方向：'x+'|'y+'|'z+'
                    zoom        - 視口縮放因子
                    mode        - 2D/3D模式
                    elevation   - 仰角
                    azimuth     - 方位角
                    style       - 配色方案，'black'|'white'|'gray'|'blue'

3.2 儲存畫布為檔案：savefig()

>>> print(plt.savefig.__doc__)
    儲存畫布為檔案
    Useage: savefig(fn, alpha=False)
    ----------------------------------------------------
    fn          - 檔名
    alpha       - 透明通道開關

3.3 顯示畫布：show()

>>> print(plt.savefig.__doc__)
    顯示畫布
    Useage: show(rotation=None, **kwds)
    ----------------------------------------------------
    rotation    - 旋轉模式
                    None        - 無旋轉
                    'h+'        - 水平順時針旋轉（預設方式）
                    'h-'        - 水平逆時針旋轉
                    'v+'        - 垂直前翻旋轉
                    'v-'        - 垂直後翻旋轉
    kwds        - 關鍵字引數
                    elevation   - 初始仰角，以度（°）為單位，預設值為0
                    azimuth     - 初始方位角以度（°）為單位，預設值為0
                    step        - 幀增量，以度（°）為單位，預設值為5
                    interval    - 幀間隔，以ms為單位，預設值為20

3.4 數值顏色對映：cmap()

>>> print(plt.cmap.__doc__)
    數值顏色對映
    Useage: cmap(data, cm, **kwds)
    ----------------------------------------------------
    data        - 資料
    cm          - 顏色對映表名
    kwds        - 關鍵字引數
                    invalid     - 無效資料的標識
                    invalid_c   - 無效資料的顏色
                    datamax     - 資料最大值，預設為None
                    datamin     - 資料最小值，預設為None
                    alpha       - 透明度，None表示返回RGB格式

3.5 新增子圖：subplot()

>>> print(plt.subplot.__doc__)
    新增子圖
    Useage: subplot(pos, padding=(20,20,20,20))
    ----------------------------------------------------
    pos         - 子圖在畫布上的位置和大小
                    三位數位    - 指定分割畫布的行數、列數和子圖序號。例如，223表示兩行兩列的第3個位置
                    四元組      - 以畫布左下角為原點，寬度和高度都是1。四元組分別表示子圖左下角在畫布上的水平、垂直位置和寬度、高度
    padding     - 四元組，上、右、下、左四個方向距離邊緣的留白畫素

3.6 繪製點和線：plot()函數

>>> print(plt.plot.__doc__)
    繪製點和線
    Useage: plot(xs, ys, zs=None, color=None, size=0.0, width=1.0, style='solid', cmap='hsv', caxis='z')
    ----------------------------------------------------
    xs/ys/zs    - 頂點的x/y/z座標集，元組、列表或一維陣列型別，長度相等。若zs為None，則自動補為全0的陣列
    color       - 全部或每一個頂點的顏色。None表示使用cmap引數對映顏色
    size        - 頂點的大小，整型或浮點型。若為0，則表示不繪製點，只繪製線
    width       - 線寬，0.0~10.0之間的浮點數。若為0，則表示不繪製線，只繪製點
    style       - 線型
                    'solid'     - 實線
                    'dashed'    - 虛線
                    'dotted'    - 點線
                    'dash-dot'  - 虛點線
    cmap        - 顏色對映表，color為None時有效
    caxis       - 用於顏色對映的座標軸資料，2D模式下自動轉為'y'

3.7 繪製散點圖：scatter()函數

>>> print(plt.scatter.__doc__)
    繪製散點圖
    Useage: scatter(vs, color=None, size=1.0, cmap='hsv', caxis='z')
    ----------------------------------------------------
    vs          - 頂點座標集，numpy.ndarray型別，shape=(n,3)
    color       - 頂點顏色或顏色集，None表示使用cmap引數對映顏色
    size        - 頂點的大小，整型或浮點型
    cmap        - 顏色對映表，color為None時有效。使用vs的z座標對映顏色
    caxis       - 用於顏色對映的座標軸資料，2D模式下自動轉為'y'

3.8 繪製mesh：mesh()

>>> print(plt.mesh.__doc__)
    繪製mesh
    Useage: mesh(xs, ys, zs, color=None, mode='FCBC', cmap='hsv', caxis='z', light=None)
    ----------------------------------------------------
    xs/ys/zs    - 頂點的x/y/z座標集，二維陣列
    color       - 頂點顏色或顏色集，None表示使用cmap引數對映顏色
    mode        - 顯示模式
                    'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
                    'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
                    'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
                    'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC
    cmap        - 顏色對映表，color為None時有效。使用zs對映顏色
    caxis       - 用於顏色對映的座標軸資料，2D模式下自動轉為'y'
    light       - 材質燈光顏色，None表示關閉材質燈光

3.9 繪製surface：surface()

>>> print(plt.surface.__doc__)
    繪製surface
    Useage: surface(vs, color=None, method='Q', mode='FCBC', texture=None, alpha=True, light=None)
    ----------------------------------------------------
    vs          - 頂點座標集，二維陣列型別，shape=(n,3)
    color       - 頂點顏色或顏色集，可以混合使用紋理。None表示僅使用紋理
    method      - 繪製方法
                    'Q'         - 四邊形
                                    0--3 4--7
                                    |  | |  |
                                    1--2 5--6
                    'T'         - 三角形
                                    0--2 3--5
                                     \/   \/
                                      1    4
                    'Q+'        - 邊靠邊的連續四邊形
                                   0--2--4
                                   |  |  |
                                   1--3--5
                    'T+'        - 邊靠邊的連續三角形
                                   0--2--4
                                    \/_\/_\
                                     1  3  5
                    'F'         - 扇形
                    'P'         - 多邊形
    mode        - 顯示模式
                    'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
                    'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
                    'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
                    'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC
    texture     - 用於紋理的影象檔案，僅當method為Q時有效
    alpha       - 紋理是否使用透明通道，僅當texture存在時有效
    light       - 材質燈光顏色，None表示關閉材質燈光

3.10 繪製圓管：pipe()

>>> print(plt.pipe.__doc__)
    繪製圓管
    Useage: pipe(vs, radius, color=None, slices=36, mode='FCBC', cmap='hsv', caxis='z')
    ----------------------------------------------------
    vs          - 頂點座標集，numpy.ndarray型別，shape=(n,3)
    radius      - 圓管半徑，浮點型
    color       - 頂點顏色或顏色集，None表示使用cmap引數對映顏色
    slices      - 圓管面分片數（數值越大越精細）
    mode        - 顯示模式
                    'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
                    'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
                    'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
                    'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC
    cmap        - 顏色對映表，color為None時有效。使用vs的z座標對映顏色
    caxis       - 用於顏色對映的座標軸資料，2D模式下自動轉為'y'

3.11 繪製球體：sphere()

>>> print(plt.sphere.__doc__)
    繪製球體
    Useage: sphere(center, radius, color, slices=60, mode='FLBL')
    ----------------------------------------------------
    center      - 球心座標，元組、列表或陣列
    radius      - 半徑，浮點型
    color       - 頂點顏色或顏色集，None表示使用cmap引數對映顏色
    slices      - 球面分片數（數值越大越精細）
    mode        - 顯示模式
                    'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
                    'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
                    'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
                    'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC

3.12 繪製六面體：cube()

>>> print(plt.cube.__doc__)
    繪製六面體
    Useage: cube(center, side, color, mode='FLBL')
    ----------------------------------------------------
    center      - 中心座標，元組、列表或陣列
    side        - 稜長，整型、浮點型，或長度為3的元組、列表陣列
    color       - 頂點顏色或顏色集，None表示使用cmap引數對映顏色
    mode        - 顯示模式
                    'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
                    'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
                    'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
                    'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC

3.13 繪製圓柱體：cylinder()

>>> print(plt.cylinder.__doc__)
    繪製圓柱體
    Useage: cylinder(v_top, v_bottom, radius, color, slices=60, mode='FCBC')
    ----------------------------------------------------
    v_top       - 圓柱上端面的圓心座標，元組、列表或numpy陣列
    v_bottom    - 圓柱下端面的圓心座標，元組、列表或numpy陣列
    radius      - 半徑，浮點型
    color       - 頂點顏色或顏色集，None表示使用cmap引數對映顏色
    slices      - 圓柱面分片數（數值越大越精細）
    mode        - 顯示模式
                    'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
                    'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
                    'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
                    'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC

3.14 繪製圓錐體：cone()

>>> print(plt.cone.__doc__)
    繪製圓錐體
    Useage: cone(center, spire, radius, color, slices=60, mode='FCBC')
    ----------------------------------------------------
    center      - 錐底圓心座標，元組、列表或陣列
    spire       - 錐尖座標，元組、列表或陣列
    radius      - 半徑，浮點型
    color       - 頂點顏色或顏色集，None表示使用cmap引數對映顏色
    slices      - 錐面分片數（數值越大越精細）
    mode        - 顯示模式
                    'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
                    'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
                    'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
                    'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC

3.15 繪製三維等值面：capsule()

>>> print(plt.capsule.__doc__)
    繪製囊（三維等值面）
    Useage: capsule(data, threshold, color, r_x=None, r_y=None, r_z=None, mode='FCBC', **kwds)
    ----------------------------------------------------
    data        - 資料集，numpy.ndarray型別，shape=(layers,rows,cols)
    threshold   - 閾值，浮點型
    color       - 表面顏色
    r_x         - x的動態範圍，元組
    r_y         - y的動態範圍，元組
    r_z         - z的動態範圍，元組
    mode        - 顯示模式
                    None        - 使用當前設定
                    'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
                    'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
                    'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
                    'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC
    kwds        - 關鍵字引數
                    name        - 模型名
                    inside      - 是否更新資料動態範圍
                    visible     - 是否顯示

3.16 繪製流體：flow()

>>> print(plt.flow.__doc__)
    繪製流體
    Useage: flow(ps, us, vs, ws, **kwds)
    ----------------------------------------------------
    ps          - 頂點座標集，numpy.ndarray型別，shape=(n,3)
    us          - 頂點u分量集，numpy.ndarray型別，shape=(n,)
    vs          - 頂點v分量集，numpy.ndarray型別，shape=(n,)
    ws          - 頂點w分量集，numpy.ndarray型別，shape=(n,)
    kwds        - 關鍵字引數
                    color       - 軌跡線顏色，None表示使用速度對映顏色
                    actor       - 頂點模型型別，'point'|'line'兩個選項
                    size        - point大小
                    width       - line寬度
                    length      - 軌跡線長度，以速度向量的模為單位
                    duty        - 頂點line模型長度與軌跡線長度之比（佔空比），建議值為0.4
                    frames      - 總幀數
                    interval    - 幀間隔，以ms為單位
                    threshold   - 高通閾值，濾除速度小於閾值的資料點
                    name        - 模型名

3.17 繪製標題：title()

>>> print(plt.title.__doc__)
    繪製標題
    Useage: title(text, size=96, color=None, pos=(0,0,0), **kwds)
    ----------------------------------------------------
    text        - 文字字串
    size        - 文字大小，整形
    color       - 文字顏色，預定義的顏色，或長度為3的列表或元組
    pos         - 文字位置，list或numpy.ndarray型別，shape=(3，)
    kwds        - 關鍵字引數
                    align       - left/right/center分別表示左對齊、右對齊、居中（預設）
                    valign      - top/bottom/middle分別表示上對齊、下對齊、垂直居中（預設）
                    family      - （系統支援的）字型
                    weight      - light/bold/normal分別表示字型的輕、重、正常（預設）

3.18 繪製文字：text()

>>> print(plt.text.__doc__)
    繪製文字
    Useage: text(text, size=64, color=None, pos=(0,0,0), **kwds)
    ----------------------------------------------------
    text        - 文字字串
    size        - 文字大小，整形
    color       - 文字顏色，預定義的顏色，或長度為3的列表或元組
    pos         - 文字位置，list或numpy.ndarray型別，shape=(3，)
    kwds        - 關鍵字引數
                    align       - left/right/center分別表示左對齊、右對齊、居中（預設）
                    valign      - top/bottom/middle分別表示上對齊、下對齊、垂直居中（預設）
                    family      - （系統支援的）字型
                    weight      - light/bold/normal分別表示字型的輕、重、正常（預設）

3.19 繪製Colorbar：colorbar()

>>> print(plt.colorbar.__doc__)
    繪製colorbar
    Useage: colorbar(drange, cmap, loc, **kwds)
    ----------------------------------------------------
    drange      - 值域範圍，tuple型別
    cmap        - 調色盤名稱
    loc         - 位置，top|bottom|left|right
    kwds        - 關鍵字引數
                    length          - ColorBar所在視區的長邊長度，預設短邊長度為1
                    subject         - 標題
                    subject_size    - 標題字號
                    label_size      - 標註字號
                    label_format    - 標註格式化所用lambda函數
                    tick_line       - 刻度線長度
                    endpoint        - 刻度是否包含值域範圍的兩個端點值
                    name            - 模型名
                    inside          - 是否資料動態範圍
                    visible         - 是否顯示

3.20 繪製網格和刻度：ticks()

>>> print(plt.ticks.__doc__)
    繪製網格和刻度
    Useage: subplot(**kwds)
    ----------------------------------------------------
    kwds        - 關鍵字引數
                    segment_min     - 標註最少分段數量
                    segment_max     - 標註最多分段數量
                    label_2D3D      - 標註試用2D或3D文字
                    label_size      - 標註字號
                    xlabel_format   - x軸標註格式化所用lambda函數
                    ylabel_format   - y軸標註格式化所用lambda函數
                    zlabel_format   - z軸標註格式化所用lambda函數

4. 應用範例

雖然前面給出了很多幾何體的繪製函數，但三維繪圖絕不只是繪製規則的幾何體，而是要表現紛繁複雜的現實的和虛擬的空間。在三維繪圖函數中，最重要、最常用、同時也是最難以理解的是surface()函數和mesh()函數。

4.1 surface()函數的應用

OpenGL總共有10種圖元繪製方法，如下表所示。其中的前4種方式用於繪製點和線，後6種方式用於繪製面。surface()函數整合了後面的6種圖元繪製方法，使用method引數可以指定繪製方法（詳見3.9節）。

引數	說明
GL_POINTS	繪製一個或多個頂點
GL_LINES	繪製線段
GL_LINE_STRIP	繪製連續線段
GL_LINE_LOOP	繪製閉合的線段
GL_POLYGON	繪製多邊形
GL_TRIANGLES	繪製一個或多個三角形
GL_TRIANGLE_STRIP	繪製連續三角形
GL_TRIANGLE_FAN	繪製多個三角形組成的扇形
GL_QUADS	繪製一個或多個四邊形
GL_QUAD_STRIP	繪製連續四邊形

4.1.1 扇面

使用原生的OpenGL繪圖時，通常需要先準好一組頂點，然後指定使用哪一種方式繪製，這裡邊暗含著頂點順序的重要性。以畫扇面為例，需要在15°到165°之間生成弧線上的一組點。假設扇面在 $y o z$ 平面上，這些點的x座標則上下交替。將扇面的圓心點(0,0,0)加到剛才生成的一組點的起始位置，也就是第1個頂點。

>>> theta = np.linspace(np.pi/12, 11*np.pi/12, 21) # 在15°到165°之間生成21個點
>>> y = np.cos(theta) * 10 # 弧線上點的y座標
>>> z = np.sin(theta) * 10 # 弧線上點的y座標
>>> x = np.array([i%2-0.5 for i in range(21)]) # 弧線上點的x座標，上下交替
>>> vs = np.stack((x,y,z), axis=1) # 組合成頂點座標，此時vs的shape是(21,3)
>>> vs = np.vstack((np.array([0,0,0]), vs)) # 將原點加到vs的首位，此時vs的shape是(22,3)

繪製扇面，就是繪製連續三角形，第1個三角形由頂點1、頂點2、頂點3組成，第2個三角形由頂點1、頂點3、頂點4組成，……，以此類推。

>>> cs = plt.cmap(vs[:,0], 'wind') # 將x的值對映為顏色，使用wind對映表
>>> plt.surface(vs, color=cs, method='F', mode='FLBC')
>>> plt.show(rotation='h+')

這裡surface()函數，引數method為’F’，也就是GL_TRIANGLE_FAN的方法，繪製多個三角形組成的扇形；引數mode為’FLBC’，意為前面渲染線條後面渲染顏色，呈現出前後不同的視覺效果。show()函數也使用了自動旋轉引數（詳見3.3節）。
在這裡插入圖片描述

4.1.2 紋理

surface()函數支援使用紋理，使用預設引數的話，只需要傳入紋理圖片路徑就可以了。

>>> vs = np.array([
    [1,-1,1], [1,-1,-1], [1,1,-1], [1,1,1],
    [-1,1,1], [-1,1,-1], [-1,-1,-1], [-1,-1,1], 
    [-1,-1,1], [-1,-1,-1], [1,-1,-1], [1,-1,1], 
    [1,1,1], [1,1,-1], [-1,1,-1], [-1,1,1]
])
>>> plt.surface(vs, texture=r'example\res\girl.jpg', alpha=False)
>>> plt.show(rotation='h+')

只要你有女朋友的照片，只需要三行程式碼就可以做一個這樣的禮物送給她了。如果你有多位女朋友也沒關係，你可以每4個頂點呼叫一次surface()函數，最多可以將6位女朋友的照片貼到一個六面體上。不過，多位女朋友照片組成的六面體，只能自己欣賞，不適合送給女朋友哦。你若因此被某位女朋友揍得鼻青臉腫，可別怪我沒有提前警告過你。

在這裡插入圖片描述

4.2 mesh()函數的應用

mesh()函數也是用來繪製曲面的，它和surface()函數的不同之處在於，mesh()函數的頂點是基於一個假象的二維網格。surface()函數需要傳入一組頂點，mesh()函數則需要分別傳入一組頂點的x、y、z座標，並且對應著假象的二維網格的x、y、z座標。 mesh()函數之所以令人困惑，是因為這個假象的二維網格有時候是真正的資料是重合的。

4.2.1 曲面

先生成一個二維網格的x座標和y座標。

>>> y, x = np.mgrid[-2:2:50j,-2:2:50j]
>>> x.shape
(50, 50)
>>> y.shape
(50, 50)

顯然，這是一個50x50的二維網格，x和y的值域範圍都是 $[- 2, 2]$ 。分別令網格的每個點的z座標都是0，以及 $z=2xe^{-(x^2+y^2)}$ ，繪製兩個曲面。

>>> z1 = np.zeros_like(x)
>>> z2 = 2*x*np.exp(-x**2-y**2)
>>> ax1 = plt.subplot(121)
>>> ax1.mesh(x, y, z1, mode='FLBL')
>>> ax2 = plt.subplot(122)
>>> ax2.mesh(x, y, z2, mode='FLBC')
>>> plt.show()

左側網格和假象的網格是一致的，右側則是我們真正想要繪製的網格

在這裡插入圖片描述

4.2.2 球面

先生成球面資料。

>>> lats, lons = np.mgrid[-np.pi/2:np.pi/2:91j, 0:2*np.pi:181j]
>>> xs = np.cos(lats)*np.cos(lons)
>>> ys = np.cos(lats)*np.sin(lons)
>>> zs = np.sin(lats)
>>> xs.shape, ys.shape, zs.shape
((91, 181), (91, 181), (91, 181))

這裡，xs、ys、zs分別是球面上點的x、y、z座標集，同時又都是二維的陣列，對應著一個假象的二維網格。

>>> plt.mesh(xs, ys, zs, color=(0,1,0), light=(0,1,0))
>>> plt.show()

因為使用了燈光引數，所以繪製出的球面有亮暗變化，效果如下。

在這裡插入圖片描述
如果將假象的網格視為如下所示的等經緯地圖，就可以將這張圖對映到球面上。

在這裡插入圖片描述
地圖的解析度是1000x500，因此假象的網格也是1000x500的解析度。

lats, lons = np.mgrid[-np.pi/2:np.pi/2:500j, 0:2*np.pi:1000j]
xs = np.cos(lats)*np.cos(lons)
ys = np.cos(lats)*np.sin(lons)
zs = np.sin(lats)
im = Image.open(=r'example\res\earth.png')
cs = np.array(im)/255 # 影象顏色值域範圍是[0,255]，需要變為[0,1]
plt.mesh(xs, ys, zs, color=cs[::-1]) # 顏色逆序
plt.show(rotation='h-')

我們假象的網格，北極為+90°，南極為-90°，從上而下是遞減的，而上面的地圖資料，行號從上而下是遞增的，因此在傳參是需要逆序。最終效果如下圖所示。

在這裡插入圖片描述

4.3 三維等值面

先來構造一個30層高、水平解析度是50x50的資料體，每個格點的資料隨機生成；然後在其中隱藏一個空心圓椎面，設定圓椎面上的格點值為10。

>>> theta = np.linspace(0, 2*np.pi, 180)
>>> _x = np.cos(theta)
>>> _y = np.sin(theta)
>>> data = np.random.random((30,50,50))
>>> for i in range(30):
>>> 	x = _x*i/2 + 25
>>> 	x = x.astype(np.int)
>>> 	y = _y*i/2 + 25
>>> 	y = y.astype(np.int)
>>> 	data[i][(x,y)] = 10

呼叫capsule()函數，即可從資料體找出資料值為10的等值面。

plt.capsule(data, 10, '#C020C0', r_x=(0,50), r_y=(0,50), r_z=(0,30), mode='FCBC')
plt.show()

如果資料體解析度足夠高，等值面就會足夠光滑。

在這裡插入圖片描述

4.4 地形圖

從網上可以下載到地形地貌資料，這些資料一般包括經度資料集、緯度資料集、高度資料集和地貌資料集。landforms.npz儲存了濟南地區（東經116.65°-117.65°、北緯36.25°-37.00°）的地形地貌資料，使用np.load()可以直接載入。

>>> data = np.load(=r'example\res\landforms.npz')
>>> lon = data['lon']
>>> lat = data['lat']
>>> height = data['height']
>>> landforms = data['landforms']
>>> lons, lats = np.meshgrid(lon, lat) # 生成經緯度網格
>>> plt.mesh(lons, lats, height/50000, color=landforms/255)
>>> plt.show()

高度資料的單位是米，經緯度的單位是度，每度相當於100千米，因此高度資料需要除以100000。這裡只除以50000，是為了有更好的視覺效果。地貌資料的值域範圍是[0,255]，除以255變成[0,1]。下圖中濟南市北部（下方）的黃河、南部（上方）的群山都清晰可見。

在這裡插入圖片描述

4.5 雪花飄飄

WxGL嘗試使用flow()函數展示粒子系統的部分功能，並使用了可程式化管線技術（但並未開放介面）。下面的程式碼，前半部分是地形繪製，然後在4500米~5000米的高度上隨機生成了500個雪花初始點，並使用u/v/w分量形式指定雪花的降落速度，最後使用flow()函數繪製出雪花飄落的樣子。使用flow()函數需要仔細斟酌各個引數，具體細節詳見3.16節。

>>> data = np.load(=r'example\res\landforms.npz')
>>> lon = data['lon']
>>> lat = data['lat']
>>> height = data['height']
>>> landforms = data['landforms']
>>> lons, lats = np.meshgrid(lon, lat) # 生成經緯度網格
>>> plt.mesh(lons, lats, height/50000, color=landforms/255)
>>> x = 116.65 + np.random.random(500) * (117.65-116.65) # 隨機生成500個雪花點x座標
>>> y = 36.25 + np.random.random(500) * (37.00-36.25) # 隨機生成500個雪花點y座標
>>> z = 4500 + np.random.random(500) * 500 # 隨機生成500個雪花點z座標（4500米~5000米）
>>> vs = np.stack((x,y,z/10000), axis=1) # 合併成500個頂點座標
>>> u = np.sin(3*x) # 雪花在東西方的速度分量
>>> v = np.cos(4*y) # 雪花在南北方的速度分量
>>> w = -10 - np.random.random(500)  # 雪花垂直方向的速度分量
>>> plt.flow(vs, u/100, v/100, w/100, length=4, frames=30, interval=50, color=(0.8,0.8,0.8), actor='point', size=3)
>>> plt.ticks(zlabel_format=lambda z:'%0.1fkm'%(z*10))
>>> plt.show()

需要特別指出，這段程式碼還使用了ticks()函數設定網格和標註。ticks()函數接受lambda函數作為座標軸標註的格式化函數。這裡僅演示瞭如何格式化z軸的標註。

在這裡插入圖片描述

5. 與wxPython整合

WxGL的容器名為WxGLScene，稱為場景。WxGLScene是wx.glcanvas.GLCanvas的派生類，因此WxGL和wxPython的整合是天然無縫的，不存在任何障礙。

每個場景可以使用add_region()生成多個WxGLRegion物件，稱為視區。在視區內可以建立模型，每個模型由一個或多個元件構成——所謂元件，可以理解為子模型。

5.1 WxGLScene API

5.1.1 建構函式

WxGLScene.__init__(parent, head=‘z+’, zoom=1.0, proj=‘cone’, mode=‘3D’, style=‘black’, **kwds)

parent      - 父級視窗物件
head        - 觀察者頭部的指向，字串
				'x+'        - 頭部指向x軸正方向
				'y+'        - 頭部指向y軸正方向
				'z+'        - 頭部指向z軸正方向
zoom        - 視口縮放因子
proj        - 投影模式，字串
				'ortho'     - 平行投影
				'cone'      - 透視投影
mode        - 2D/3D模式，字串
style       - 場景風格
				'black'     - 背景黑色，文字白色
				'white'     - 背景白色，文字黑色
				'gray'      - 背景淺灰色，文字深藍色
				'blue'      - 背景深藍色，文字淡青色
kwds        - 關鍵字引數
				elevation   - 仰角
				azimuth     - 方位角

5.1.2 設定眼睛與目標點之間的相對關係

WxGLScene.set_posture(elevation=None, azimuth=None, dist=None, save=False)

elevation   - 仰角(度)
azimuth     - 方位角(度)
dist        - 相機位置與目標點位之間的距離
save        - 是否儲存相機姿態

5.1.3 恢復初始姿態

WxGLScene.reset_posture()

無引數

5.1.4 儲存場景為影象檔案

WxGLScene.save_scene(fn, alpha=True, buffer=‘FRONT’)

fn          - 儲存的檔名
alpha       - 是否使用透明通道
buffer      - 顯示緩衝區。預設使用前緩衝區（當前顯示內容）

5.1.5 新增視區

WxGLScene.add_region(box, fixed=False)

box         - 四元組，元素值域[0,1]。四個元素分別表示視區左下角座標、寬度、高度
fixed       - 是否鎖定旋轉縮放

5.1.6 新增子圖

WxGLScene.add_axes(pos, padding=(20,20,20,20))

pos         - 三個數位組成的字串或四元組，表示子圖在場景中的位置和大小
padding     - 四元組，上、右、下、左四個方向距離邊緣的留白畫素

5.1.7 自動旋轉

WxGLScene.auto_rotate(rotation=‘h+’, **kwds)

rotation    - 旋轉模式
				'h+'        - 水平順時針旋轉（預設方式）
				'h-'        - 水平逆時針旋轉
				'v+'        - 垂直前翻旋轉
				'v-'        - 垂直後翻旋轉
kwds        - 關鍵字引數
				elevation   - 初始仰角，以度（°）為單位，預設值為0
				azimuth     - 初始方位角以度（°）為單位，預設值為0
				step        - 幀增量，以度（°）為單位，預設值為5
				interval    - 幀間隔，以ms為單位，預設值為20

5.1.8 停止旋轉

WxGLScene.stop_rotate()

無引數

5.2 WxGLRegion API

5.2.1 建構函式

WxGLRegion.__init__(scene, rid, box, fixed=False)

scene       - 所屬場景物件
rid         - 唯一標識
box         - 四元組，元素值域[0,1]。四個元素分別表示視區左下角座標、寬度、高度
fixed       - 是否鎖定旋轉縮放

5.2.2 重置視區

WxGLRegion.reset_box(box, clear=False)

box         - 四元組，元素值域[0,1]。四個元素分別表示視區左下角座標、寬度、高度
clear       - 是否清空所有模型

5.2.3 設定座標軸範圍

WxGLRegion.set_data_range(r_x=None, r_y=None, r_z=None)

r_x         - 二元組，x座標軸範圍
r_y         - 二元組，y座標軸範圍
r_z         - 二元組，z座標軸範圍

5.2.4 刪除模型

WxGLRegion.delete_model(name)

name        - 模型名

5.2.5 顯示模型

WxGLRegion.show_model(name)

name        - 模型名

5.2.6 隱藏模型

WxGLRegion.hide_model(name)

name        - 模型名

5.2.7 更新視區顯示

WxGLRegion.refresh()

無引數

5.2.8 建立紋理物件

WxGLRegion.create_texture(img, alpha=True)

img         - 紋理圖片檔名或資料
alpha       - 是否使用透明通道

5.2.9 繪製2D文字

WxGLRegion.text2d(text, size=32, color=None, pos=[0,0,0], **kwds)

text        - 文字字串
size        - 文字大小，整型
color       - 文字顏色
				None表示使用場景物件scene的style風格提供的文字顏色
				預定義的顏色，或形如'#FF0000'的十六進位製表示的顏色
				浮點型的元組或列表，值域範圍：[0,1]，長度：3
				numpy.ndarray型別，shape=(3,)
pos         - 文字位置，元組、列表或numpy陣列
kwds        - 關鍵字引數
				align       - 相容text3d()，並無實際意義
				valign      - 相容text3d()，並無實際意義
				family      - （系統支援的）字型
				weight      - light/bold/normal分別表示字型的輕、重、正常（預設）
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示

5.2.10 繪製3D文字

WxGLRegion.text3d(text, size=32, color=None, pos=[0,0,0], **kwds)

text        - 文字字串
size        - 文字大小，整型
color       - 文字顏色
				None表示使用場景物件scene的style風格提供的文字顏色
				預定義的顏色，或形如'#FF0000'的十六進位製表示的顏色
				浮點型的元組或列表，值域範圍：[0,1]，長度：3
				numpy.ndarray型別，shape=(3,)
pos         - 文字位置，元組、列表或numpy陣列
kwds        - 關鍵字引數
				align       - left/right/center分別表示左對齊、右對齊、居中（預設）
				valign      - top/bottom/middle分別表示上對齊、下對齊、垂直居中（預設）
				family      - （系統支援的）字型
				weight      - light/bold/normal分別表示字型的輕、重、正常（預設）
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示

5.2.11 繪製點

WxGLRegion.point(vs, color, size=None, **kwds)

vs          - 頂點座標集，numpy.ndarray型別，shape=(n,3)
color       - 頂點或頂點集顏色
				預定義的顏色，或形如'#FF0000'的十六進位製表示的顏色
				浮點型的元組或列表，值域範圍：[0,1]，長度：3
				numpy.ndarray型別，shape=(3,)|(4,)|(n,3)|(n,4)
size        - 點的大小，整數，None表示使用當前設定
kwds        - 關鍵字引數
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示
				program     - 著色器程式

5.2.12 繪製線段

WxGLRegion.line(vs, color, method=‘SINGLE’, width=None, stipple=None, **kwds)

vs          - 頂點座標集，numpy.ndarray型別，shape=(n,3)
color       - 頂點或頂點集顏色
				預定義的顏色，或形如'#FF0000'的十六進位製表示的顏色
				浮點型的元組或列表，值域範圍：[0,1]，長度：3
				numpy.ndarray型別，shape=(3,)|(4,)|(n,3)|(n,4)
method      - 繪製方法
				'MULTI'     - 線段
				'SINGLE'    - 連續線段
				'LOOP'      - 閉合線段
width       - 線寬，0.0~10.0之間，None表示使用當前設定
stipple     - 線型，整數和兩位元組十六進位制整陣列成的元組，形如(1,0xFFFF)。None表示使用當前設定
kwds        - 關鍵字引數
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示
				program     - 著色器程式

5.2.13 繪製曲面

WxGLRegion.surface(vs, color=None, texcoord=None, texture=None, method=‘Q’, mode=None, **kwds)

vs          - 頂點座標集，numpy.ndarray型別，shape=(n,3)
color       - 頂點或頂點集顏色
				None表示僅使用紋理
				預定義的顏色，或形如'#FF0000'的十六進位製表示的顏色
				浮點型的元組或列表，值域範圍：[0,1]，長度：3
				numpy.ndarray型別，shape=(3|4,)|(n,3|4)
texcoord    - 頂點的紋理座標集，numpy.ndarray型別，shape=(n,2)
texture     - 2D紋理物件
method      - 繪製方法
				'Q'         - 四邊形
								0--3 4--7
								|  | |  |
								1--2 5--6
				'T'         - 三角形
								0--2 3--5
								 \/   \/
								  1    4
				'Q+'        - 邊靠邊的連續四邊形
							   0--2--4
							   |  |  |
							   1--3--5
				'T+'        - 邊靠邊的連續三角形
							   0--2--4
								\/_\/_\
								 1  3  5
				'F'         - 扇形
				'P'         - 多邊形
mode        - 顯示模式
				None        - 使用當前設定
				'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
				'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
				'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
				'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC
kwds        - 關鍵字引數
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示
				program     - 著色器程式
				light       - 材質燈光顏色，None表示關閉材質燈光

5.2.14 繪製網格

WxGLRegion.mesh(xs, ys, zs, color, method=‘Q’, mode=None, **kwds)

xs          - 頂點集的x座標集，numpy.ndarray型別，shape=(rows,cols)
ys          - 頂點集的y座標集，numpy.ndarray型別，shape=(rows,cols)
zs          - 頂點集的z座標集，numpy.ndarray型別，shape=(rows,cols)
color       - 頂點或頂點集顏色
				預定義的顏色，或形如'#FF0000'的十六進位製表示的顏色
				浮點型的元組或列表，值域範圍：[0,1]，長度：3
				numpy.ndarray型別，shape=(3|4,)|(rows,cols,3|4)
method      - 繪製方法：
				'Q'         - 四邊形
				'T'         - 三角形
mode        - 顯示模式
				None        - 使用當前設定
				'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
				'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
				'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
				'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC
kwds        - 關鍵字引數
				blc         - 邊框的顏色，None表示無邊框
				blw         - 邊框寬度
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示
				program     - 著色器程式
				light       - 材質燈光顏色，None表示關閉材質燈光

5.2.15 繪製球體

WxGLRegion.sphere(center, radius, color, mode=‘FLBL’, slices=60, **kwds)

center      - 球心座標，元組、列表或numpy陣列
radius      - 半徑，浮點型
color       - 表面顏色
mode        - 顯示模式
				None        - 使用當前設定
				'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
				'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
				'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
				'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC
slices      - 錐面分片數（數值越大越精細）
kwds        - 關鍵字引數
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示
				light       - 材質燈光開關

5.2.16 繪製六面體

WxGLRegion.cube(center, side, color, mode=‘FLBL’, **kwds)

center      - 中心座標，元組、列表或numpy陣列
side        - 稜長，整型、浮點型，或長度為3的元組、列表、numpy陣列
color       - 頂點或頂點集顏色
				預定義的顏色，或形如'#FF0000'的十六進位製表示的顏色
				浮點型的元組或列表，值域範圍：[0,1]，長度：3
				numpy.ndarray型別，shape=(3|4,)|(rows,cols,3|4)
mode        - 顯示模式
				None        - 使用當前設定
				'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
				'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
				'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
				'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC
kwds        - 關鍵字引數
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示
				light       - 材質燈光開關

5.2.17 繪製圓錐體

WxGLRegion.cone(center, spire, radius, color, slices=50, mode=‘FCBC’, **kwds)

center      - 錐底圓心座標，元組、列表或numpy陣列
spire       - 錐尖座標，元組、列表或numpy陣列
radius      - 錐底半徑，浮點型
color       - 圓錐顏色
				預定義的顏色，或形如'#FF0000'的十六進位製表示的顏色
				浮點型的元組或列表，值域範圍：[0,1]，長度：3
				numpy.ndarray型別，shape=(3,)
slices      - 錐面分片數（數值越大越精細）
mode        - 顯示模式
				None        - 使用當前設定
				'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
				'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
				'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
				'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC
kwds        - 關鍵字引數
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示
				light       - 材質燈光開關

5.2.18 繪製圓柱體

WxGLRegion.cylinder(v_top, v_bottom, radius, color, slices=50, mode=‘FCBC’, **kwds)

v_top       - 圓柱上端面的圓心座標，元組、列表或numpy陣列
v_bottom    - 圓柱下端面的圓心座標，元組、列表或numpy陣列
radius      - 圓柱半徑，浮點型
color       - 圓柱顏色
				預定義的顏色，或形如'#FF0000'的十六進位製表示的顏色
				浮點型的元組或列表，值域範圍：[0,1]，長度：3
				numpy.ndarray型別，shape=(3|4,)|(2,3|4)
slices      - 圓柱面分片數（數值越大越精細）
mode        - 顯示模式
				None        - 使用當前設定
				'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
				'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
				'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
				'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC
kwds        - 關鍵字引數
				headface    - 是否顯示圓柱端面
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示

5.2.19 繪製圓管線

WxGLRegion.pipe(vs, radius, color, slices=36, mode=‘FCBC’, **kwds)

vs          - 圓管中心點座標集，numpy.ndarray型別，shape=(n,3)
radius      - 圓管半徑，浮點型
color       - 圓管顏色
				預定義的顏色，或形如'#FF0000'的十六進位製表示的顏色
				浮點型的元組或列表，值域範圍：[0,1]，長度：3
				numpy.ndarray型別，shape=(3|4,)|(n,3|4)
slices      - 圓管面分片數（數值越大越精細）
mode        - 顯示模式
				None        - 使用當前設定
				'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
				'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
				'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
				'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC
kwds        - 關鍵字引數
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示

5.2.20 繪製囊（三維等值面）

WxGLRegion.capsule(data, threshold, color, r_x=None, r_y=None, r_z=None, mode=‘FLBL’, **kwds)

data        - 資料集，numpy.ndarray型別，shape=(layers,rows,cols)
threshold   - 閾值，浮點型
color       - 表面顏色
r_x         - x的動態範圍，元組
r_y         - y的動態範圍，元組
r_z         - z的動態範圍，元組
mode        - 顯示模式
				None        - 使用當前設定
				'FCBC'      - 前後面填充顏色FCBC
				'FLBL'      - 前後面顯示線條FLBL
				'FCBL'      - 前面填充顏色，後面顯示線條FCBL
				'FLBC'      - 前面顯示線條，後面填充顏色FLBC
kwds        - 關鍵字引數
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示
				light       - 材質燈光開關

5.2.21 繪製體資料

WxGLRegion.volume(data, x=None, y=None, z=None, method=‘Q’, **kwds)

data        - 頂點的顏色集，numpy.ndarray型別，shape=(layers,rows,cols,4)
x           - 頂點的x座標集，numpy.ndarray型別，shape=(rows,cols)。預設則使用volume的2軸索引構造
y           - 頂點的y座標集，numpy.ndarray型別，shape=(rows,cols)。預設則使用volume的1軸索引構造
z           - 頂點的z座標集，numpy.ndarray型別，shape=(layers,)。預設則使用volume的0軸索引構造
method      - 繪製方法：
				'Q'         - 四邊形
				'T'         - 三角形
kwds        - 關鍵字引數
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示

5.2.22 繪製座標軸

WxGLRegion.coordinate(length=1.0, xlabel=None, ylabel=None, zlabel=None, **kwds)

length      - 座標軸半軸長度，從-length到length
xlabel      - x軸標註
ylabel      - y軸標註
zlabel      - z軸標註
kwds        - 關鍵字引數
				half        - 是否畫半軸
				slices      - 錐面分片數（數值越大越精細）
				label_size  - 標註文字的字號
				name        - 模型名
				inside      - 是否更新資料動態範圍
				visible     - 是否顯示

5.2.23 繪製colorBar

WxGLRegion.colorbar(drange, cmap, loc=‘right’, **kwds)

drange      - 值域範圍，tuple型別
cmap        - 調色盤名稱
loc         - 位置，top|bottom|left|right
kwds        - 關鍵字引數
				length          - ColorBar所在視區的長邊長度，預設短邊長度為1
				subject         - 標題
				subject_size    - 標題字號
				label_size      - 標註字號
				label_format    - 標註格式化所用lambda函數
				tick_line       - 刻度線長度
				endpoint        - 刻度是否包含值域範圍的兩個端點值
				name            - 模型名
				inside          - 是否更新資料動態範圍
				visible         - 是否顯示

5.2.24 繪製網格和刻度

WxGLRegion.ticks(**kwds)

kwds        - 關鍵字引數
				segment_min     - 標註最少分段數量
				segment_max     - 標註最多分段數量
				label_2D3D      - 標註試用2D或3D文字
				label_size      - 標註字號
				xlabel_format   - x軸標註格式化所用lambda函數
				ylabel_format   - y軸標註格式化所用lambda函數
				zlabel_format   - z軸標註格式化所用lambda函數

5.2.25 隱藏刻度網格

WxGLRegion.hide_ticks()

無引數

5.2.26 繪製2D網格和刻度

WxGLRegion.ticks2d(**kwds)

kwds        - 關鍵字引數
				segment_min     - 標註最少分段數量
				segment_max     - 標註最多分段數量
				label_2D3D      - 標註試用2D或3D文字
				label_size      - 標註字號
				xlabel_format   - x軸標註格式化所用lambda函數
				ylabel_format   - y軸標註格式化所用lambda函數

5.2.27 繪製流體

WxGLRegion.flow(ps, us, vs, ws, **kwds)

ps          - 頂點座標集，numpy.ndarray型別，shape=(n,3)
us          - 頂點u分量集，numpy.ndarray型別，shape=(n,)
vs          - 頂點v分量集，numpy.ndarray型別，shape=(n,)
ws          - 頂點w分量集，numpy.ndarray型別，shape=(n,)
kwds        - 關鍵字引數
				color       - 軌跡線顏色，None表示使用速度對映顏色
				actor       - 頂點模型型別，'point'|'line'兩個選項
				size        - point大小
				width       - line寬度
				length      - 軌跡線長度，以速度向量的模為單位
				duty        - 頂點line模型長度與軌跡線長度之比（佔空比），建議值為0.4
				frames      - 總幀數
				interval    - 幀間隔，以ms為單位
				threshold   - 高通閾值，濾除速度小於閾值的資料點
				name        - 模型名

5.3 應用範例

程式碼部分請從GitHub下載，這裡只給出一個介面截圖。

在這裡插入圖片描述

十分鐘玩轉3D繪圖：WxGL完全手冊

文章目錄

1. 前言

1.1 WxGL是什麼？

1.2 為什麼選擇WxGL?

1.3 安裝和依賴關係

2. 快速體驗

2.1 從正弦曲線開始

2.2 使用2D模式

2.3 子圖佈局

2.4 標題和文字

2.5 Colorbar

2.6 顏色的表示

2.7 顏色對映表

3. 互動式繪圖函數

3.1 新建畫布：figure()

3.2 儲存畫布為檔案：savefig()

3.3 顯示畫布：show()

3.4 數值顏色對映：cmap()

3.5 新增子圖：subplot()

3.6 繪製點和線：plot()函數

3.7 繪製散點圖：scatter()函數

3.8 繪製mesh：mesh()

3.9 繪製surface：surface()

3.10 繪製圓管：pipe()

3.11 繪製球體：sphere()

3.12 繪製六面體：cube()

3.13 繪製圓柱體：cylinder()

3.14 繪製圓錐體：cone()

3.15 繪製三維等值面：capsule()

3.16 繪製流體：flow()

3.17 繪製標題：title()

3.18 繪製文字：text()

3.19 繪製Colorbar：colorbar()

3.20 繪製網格和刻度：ticks()

4. 應用範例

4.1 surface()函數的應用

4.1.1 扇面

4.1.2 紋理

4.2 mesh()函數的應用

4.2.1 曲面

4.2.2 球面

4.3 三維等值面

4.4 地形圖

4.5 雪花飄飄

5. 與wxPython整合

5.1 WxGLScene API

5.1.1 建構函式

5.1.2 設定眼睛與目標點之間的相對關係

5.1.3 恢復初始姿態

5.1.4 儲存場景為影象檔案

5.1.5 新增視區

5.1.6 新增子圖

5.1.7 自動旋轉

5.1.8 停止旋轉

5.2 WxGLRegion API

5.2.1 建構函式

5.2.2 重置視區

5.2.3 設定座標軸範圍

5.2.4 刪除模型

5.2.5 顯示模型

5.2.6 隱藏模型

5.2.7 更新視區顯示

5.2.8 建立紋理物件

5.2.9 繪製2D文字

5.2.10 繪製3D文字

5.2.11 繪製點

5.2.12 繪製線段

5.2.13 繪製曲面

5.2.14 繪製網格

5.2.15 繪製球體

5.2.16 繪製六面體

5.2.17 繪製圓錐體

5.2.18 繪製圓柱體

5.2.19 繪製圓管線

5.2.20 繪製囊（三維等值面）

5.2.21 繪製體資料

5.2.22 繪製座標軸

5.2.23 繪製colorBar

5.2.24 繪製網格和刻度