3D游戏开发初探：用Python和Ursina引擎创建虚拟世界

用Python也能轻松创建属于自己的3D虚拟世界？或许你已经听说过Python在数据分析、人工智能等领域的强大功能，但其实它也可以用来开发3D游戏！今天，我们将一起探索如何用Python和Ursina引擎打造一个简单的3D游戏场景。无论你是刚刚接触编程的小白，还是有一定基础的爱好者，这篇文章都会带你一步步揭开3D游戏开发的神秘面纱。

为什么选择Python和Ursina引擎？

Python 是一门语法简洁、易于学习的编程语言，而 Ursina引擎 则是一个专门为Python设计的轻量级3D游戏开发框架。它的特点就是简单易用，无需复杂的配置，就能快速搭建出3D场景。通过学习Ursina，你不仅可以掌握3D游戏开发的基础知识，还能培养自己的逻辑思维和创造力。

那么问题来了：如果你有一片空白的虚拟世界，你会如何设计它？是创建一座未来城市，还是一片奇幻森林？ 让我们一起动手吧！

第一步：安装Ursina引擎

在开始之前，你需要先安装Ursina引擎。打开你的终端或命令行工具，输入以下命令：

pip install ursina

小贴士：

• 如果你在安装时遇到权限问题，可以尝试加上 `--user` 参数，例如：`pip install ursina --user`。

• 确保你的Python版本是3.6及以上，否则可能会出现兼容性问题。

第二步：创建第一个3D场景

安装完成后，我们就可以开始编写代码了！让我们创建一个简单的3D场景，并在其中放置一个立方体。

from ursina import * # 导入Ursina引擎的所有功能# 创建一个应用实例app = Ursina()# 创建一个立方体实体cube = Entity(model='cube', color=color.red, scale=(1, 1, 1))# 运行应用app.run()

运行这段代码后，你会看到一个红色的立方体出现在屏幕上。恭喜你，你已经成功创建了自己的第一个3D场景！

代码解析：

• `Entity` 是Ursina中最基本的对象类型，用于表示场景中的物体，比如立方体、球体等。

• `model='cube'` 表示使用内置的立方体模型。

• `color=color.red` 设置物体的颜色为红色。

• `scale=(1, 1, 1)` 定义物体的缩放比例，分别是X轴、Y轴和Z轴的大小。

小贴士：

• Ursina引擎内置了很多模型，比如 `sphere`（球体）、`quad`（平面）等，你可以尝试替换 `model` 参数来体验不同的效果。

第三步：添加交互功能

为了让场景更加有趣，我们可以添加一些交互功能。比如，让立方体随着鼠标的移动而旋转。

from ursina import *app = Ursina()# 创建一个立方体实体cube = Entity(model='cube', color=color.orange, scale=(1, 1, 1))# 更新函数，每一帧都会被调用def update():cube.rotation_x += held_keys['w'] * 1 # 按下W键，绕X轴旋转cube.rotation_y += held_keys['s'] * 1 # 按下S键，绕Y轴旋转# 运行应用app.run()

运行代码后，按下键盘上的 `W` 和 `S` 键，你会发现立方体开始旋转了！这就是Ursina引擎的强大之处——只需几行代码，就能实现交互功能。

注意事项：

• `update()` 函数是Ursina的核心之一，每秒会被调用60次（默认帧率）。你可以在这里定义所有需要动态更新的逻辑。

第四步：构建复杂场景

现在，我们已经学会了如何创建简单的物体和添加交互功能。接下来，让我们尝试构建一个更复杂的场景，比如一片草地和几棵树。

from ursina import *app = Ursina()# 创建地面ground = Entity(model='plane', texture='grass', scale=(10, 1, 10))# 创建树木tree1 = Entity(model='cube', texture='white_cube', position=(2, 1, 0), scale=(0.5, 2, 0.5))tree2 = Entity(model='cube', texture='white_cube', position=(-2, 1, 0), scale=(0.5, 2, 0.5))# 添加一个太阳sun = Entity(model='sphere', color=color.yellow, scale=0.5, position=(0, 5, -5))# 运行应用app.run()

在这段代码中，我们创建了一个草地、两棵树和一个太阳。通过调整物体的位置和缩放比例，你可以轻松设计出自己心目中的场景。

小贴士：

• `texture` 参数允许你为物体添加纹理。你可以使用内置纹理（如 `grass`），也可以加载自定义图片。

• `position` 参数定义物体在3D空间中的坐标，分别是X轴、Y轴和Z轴。

常见问题及解决方案

在学习过程中，你可能会遇到一些问题，别担心，这些都是正常的！以下是一些常见问题及其解决方法：

1. 问题：程序运行后窗口是黑屏的，看不到任何物体。

解决方案：检查物体的位置是否超出了相机的视野范围。默认情况下，相机的初始位置是 `(0, 0, -5)`，你可以通过调整物体的 `position` 参数来确保它们在视野内。

2. 问题：图片纹理无法加载。

解决方案：确保图片文件与代码文件位于同一目录下，或者提供正确的相对路径。例如：`texture='textures/my_texture.png'`。

3. 问题：按键没有响应。

解决方案：确认按键名称是否正确，比如 `held_keys['w']` 中的 `w` 必须是小写。

今天我们学习了如何用Python和Ursina引擎创建一个简单的3D虚拟世界。从安装引擎到创建物体、添加交互功能，再到构建复杂场景，每一步都充满了乐趣和挑战。希望你能从中感受到编程的魅力，并勇敢地尝试更多创意。

记住，编程就像搭积木，每个小模块都可以自由组合，创造出无限可能。现在轮到你了！试着修改代码，设计属于自己的3D世界吧！如果你有任何问题或想法，欢迎随时分享。祝你玩得开心，学得愉快！