OpenGL基础变换

OpenGL ⾥的基础变换

OpenGL中涉及的基础变化主要有以下5种：

变换	解释
视图变换	指定观察者位置
模型变换	在场景中移动物体
模型视图变换	描述视图/模型变换的⼆元性(2种看到模型转换的⽅式 )
投影变换	改变视景体⼤⼩和设置它的投影⽅式
视⼝变换	伪变化,对窗⼝上最终输出进⾏缩放

视图变换

• 视图变换是应⽤到场景中的第⼀种变换, 它⽤来确定场景中的有利位置。默认情况下，透视投影中位于原点(0,0,0)，并沿着 z 轴负⽅向进⾏观察 (向显示器内部看过去)。
• 视图变换将观察者放在希望的任何位置，并允许在任何⽅向上观察场景。确定视图变换就像在场景中放置观察者并让它指向某⼀个⽅向。
• 从⼤局上考虑，在应⽤任何其他模型变换之前，必须先应⽤视图变换。-->截⾃ 第96⻚。
• 上述做法是因为对于视觉坐标系⽽⾔，视图变换移动了当前的⼯作的坐标系，后续的变化都会基于新调整的坐标系进⾏。

模型变换

• 模型变换就是通过旋转、缩放和平移等手段操纵模型本身并将对象移动到特定位置的过程。
• 注意：模型变换的过程是有严格顺序的，我们通常使用矩阵叉乘来计算模型变换结果，由于矩阵的乘法不满足交换律这一定理，交换变换顺序最终会导致结果的南辕北辙。
• 模型变换的两种观测方式：观察者动物体不动和观察者不动物体动。

常见模型变换方式

模型变换-平移

void m3dTranslationMatrix44(M3DMatrix44f m, floata x, float y, float z);

模型变换-旋转

m3dRotationMatrix44(m3dDegToRad(45.0), floata x, float y, float z);

模型变换-缩放

void m3dScaleMatrix44(M3DMatrix44f m, floata xScale, float yScale, float zScale);

模型变换-综合变换

void m3dMatrixMultiply44(M3DMatrix44f product, const M3DMatrix44f a, const M3DMatrix44f b);

投影变换

• 透视投影：屏幕上显示的物体与实物间的关系符合远小近大原则，接近现实生活中的视觉效果。设置API：

void SetPerspective(float fFov, float fAspect, float fNear, float fFar)

• 正投影：屏幕上显示的物体与实物比例 1:1，大小一样的视觉效果效果。设置API：

void SetOrthographic(GLfloat xMin, GLfloat xMax, GLfloat yMin, GLfloat yMax, GLfloat zMin, GLfloat zMax)

矩阵堆栈的使用

OpenGL中使用GLMatrixStack来表示一个矩阵，矩阵最大长度为64，矩阵严格遵循先进后出原则。

类型
GLMatrixStack::GLMatrixStack(int iStackDepth = 64);

在堆栈顶部载⼊⼀个单元矩阵

void GLMatrixStack::LoadIdentity(void);

在堆栈顶部载⼊任何矩阵

void GLMatrixStack::LoadMatrix(const M3DMatrix44f m);

矩阵乘以矩阵堆栈顶部矩阵，相乘结果存储到堆栈的顶部

void GLMatrixStack::MultMatrix(const M3DMatrix44f);

获取矩阵堆栈顶部的值

const M3DMatrix44f & GLMatrixStack::GetMatrix(void);

获取矩阵堆栈顶部矩阵的副本

void GLMatrixStack::GetMatrix(M3DMatrix44f mMatrix);

将当前矩阵压⼊堆栈(栈顶矩阵copy⼀份到栈顶)

void GLMatrixStack::PushMatrix(void);

将M3DMatrix44f 矩阵对象压⼊当前矩阵堆栈

void PushMatrix(const M3DMatrix44f mMatrix);

将GLFame 对象压⼊矩阵对象

void PushMatrix(GLFame &frame);

出栈（出栈指的是移除顶部的矩阵对象）

void GLMatrixStack::PopMatrix(void);

矩阵堆栈入栈、相乘、出栈流程

入栈、相乘、出栈流程

• 原始矩阵堆栈中，拷贝一份栈顶矩阵，压入栈顶
• 当有变换操作时，将变换操作的矩阵与矩阵堆栈栈顶相乘，将其结果覆盖栈顶矩阵
• 如果还有其他矩阵入栈，则继续相乘
• 当没有矩阵需要push，即图形绘制完成后，需要pop栈顶矩阵
• push与pop需要一一对相应，用了几个push，就需要几个pop，最终的矩阵仍然是最初时的矩阵