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OpenGL 入门教程(六)

2018-12-15 22:01

文档管理软件,文档管理系统,知识管理系统,档案管理系统的技术资料:

  OpenGL中从三维场景到屏幕图形要经历如下所示的变换过程:

  其中四种坐标经常要在程序中用到:世界坐标,物体坐标,设备坐标和眼坐标。
世界坐标是OpenGL中用来描述场景的坐标,Z+轴垂直屏幕向外,X+从左到右,Y+轴从下到上,是右手笛卡尔坐标系统。我们用这个坐标系来描述物体及光源的位置。
将物体放到场景中也就是将物体平移到特定位置、旋转一定角度,这些操作就是坐标变换。OpenGL中提供了glTranslate*/glRotate*/glScale*三条坐标变换命令,利用OpenGL的矩阵运算命令,则可以实现任意复杂的坐标变换。
非常重要:OpenGL中有一个坐标变换矩阵栈(ModelView),栈顶就是当前坐标变换矩阵,进入OpenGL管道的每个坐标(齐次坐标)都会先乘上这个矩阵,结果才是对应点在场景中的世界坐标。OpenGL中的坐标变换都是通过矩阵运算完成的,与图形学课本的描述完全一致。要注意的是变换中的矩阵乘法是左乘,而矩阵乘法与算术乘法不同,不符合交换律(万一不明白去看矩阵代数书好了)。
glTranslate*(x,y,z):平移,参数为各轴向的移动量。
glRotate(d,x,y,z):旋转,第一个参数为转动的度数,后三个参数表明是否绕该轴旋转。通常x,y,z中只有一个为1,其余为0,用连续几条旋转命令完成复杂旋转。由于矩阵运算的左乘特点,旋转命令的顺序与旋转动作的顺序正好相反。
物体坐标是以物体某一点为原点而建立的“世界坐标”,该坐标系仅对该物体适用,用来简化对物体各部分坐标的描述。物体放到场景中时,各部分经历的坐标变换相同,相对位置不变,所以可视为一个整体,与人类的思维习惯一致。
眼坐标是以视点为原点,以视线的方向为Z+轴正方向的坐标系中的方向。OpenGL管道会将世界坐标先变换到眼坐标,然后进行裁剪,只有在视线范围(视见体)之内的场景才会进入下一阶段的计算。
同样的,有投影变换矩阵栈(Projection),栈顶矩阵就是当前投影变换矩阵,负责将场景各坐标变换到眼坐标,由所得到的结果是裁剪后的场景部分,称为裁剪坐标。前面提到过的视见体设定其实就是在建立该矩阵。
OpenGL的重要功能之一就是将三维的世界坐标经过变换、投影等计算,最终算出它在显示设备上对应的位置,这个位置就称为设备坐标。在屏幕、打印机等设备上的坐标是二维坐标。值得一提的是,OpenGL可以只使用设备的一部分进行绘制,这个部分称为视区或视口(viewport)。投影得到的是视区内的坐标(投影坐标),从投影坐标到设备坐标的计算过程就是设备变换了。
矩阵栈切换:glMatrixMode(GL_MODELVIEWING或GL_PROJECTION);本命令执行后参数所指矩阵栈就成为当前矩阵栈,以后的矩阵栈操纵命令将作用于它。
矩阵栈操纵命令:
glPushMatrix(); 当前矩阵入栈,这时矩阵栈将栈顶值压入栈。
glPopMatrix(); 栈顶出栈,通常与上一条命令配合使用。
glLoadIdentity(); 将栈顶设为不变矩阵(就是对角线全为1其它为0的那个)。
glMultMatrix(M);将栈顶T设为M·T。