1、三角形变金字塔
有了上面OpenGL绘制2D三角形的经验，大家可以想下，要绘制3D的图形，需要怎么做呢？
也许大家会想到，添加z坐标就可以实现了。前面画2D三角形时候，坐标点z的值都是0，是不是只要z的值不为0，那么3D的效果就出来了呢？
下面我们把上面的三角形改造为金字塔，带大家认识3D绘制。
金字塔模型为：
添加金字塔的顶点坐标：
const GLfloat vPyramid[18*3] = {
1.0, -0.8, 0.0,
0.0, -0.8, -1.0,
0.0, 0.8, 0.0,
0.0, -0.8, 1.0,
1.0, -0.8, 0.0,
0.0f, 0.8f, 0.0f,
-1.0, -0.8, 0.0,
0.0, -0.8, 1.0,
0.0, 0.8, 0.0,
0.0, -0.8, -1.0,
-1.0, -0.8, 0.0,
0.0, 0.8, 0.0,
0.0, -0.8, 1.0,
-1.0, -0.8, 0.0,
0.0, -0.8, -1.0,
1.0, -0.8, 0.0,
0.0, -0.8, 1.0,
0.0, -0.8, -1.0,
};
由三个点组成一个三角形面，一组有三个点，前面四组分别表示金字塔的四个侧面，下面两组刚好组成金字塔底部的矩形。
然后修改：
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 18);
最后一个参数改为18，表示一个有18个点。这时候运行代码，发现没有生成3D的金字塔。可见单单通过添加z轴坐标是不行的。
3D图理论：
我们现实中如何观察3D物体。先找到一个观察位置，然后由观察位置看向物体。调整不同的观察位置，可以看到物体不同的角度。并且与观察物体的距离发生变化，观察到的物体大小也会发生变化，产生远小近大的效果。
计算机要绘制3D效果，也模仿了我们现实中部分的观察原理。首先需要设置观察位置，然后再把物体移动到观察视野中，并且通过透视投影，让物体产生远小近大的效果。
2、坐标系
观察点：也叫摄像机
如上图，我们需要把物体移动到摄像机空间中，这样才能看到物体。
如何移动物体呢？
世界空间-世界坐标系
摄像机和物体必须在同一个坐标系空间中，才能把物体移到摄像机视野中。现实中，我们可以看到物体，是因为物体和我们都在同一个世界坐标系中。对应手机，也有世界坐标系的概念，我们可以认为手机中的世界坐标为：
OpenGL使用的是右手坐标系。关于左右手坐标系可参考：3D图形.pdf-2.3.3
模型空间-模型坐标系
模型自身的坐标系，坐标原点在模型的某一点上，一般是几何中心位置为原点，坐标系随物体移动而移动
摄像机空间-摄像机坐标系
摄像机坐标系就是以摄像机本身为原点建立的坐标系，摄像机本身并不可见，它表示的是有多少区域可以被显示（渲染）
变换过程：模型空间转换到世界空间，再由世界空间转换到摄像机空间。不能直接从模型空间转换到摄像机空间，因为它们不在同一个坐标系。需要以世界空间作为转换的中介。
关于更多坐标系的知识，可以参考：
- 3D图形.pdf-第三章
- OpenGL ES 2.0 (iOS)[04]：坐标空间 与 OpenGL ES 2 3D空间
其实看完网上资料说的各种坐标系的解析，可能会感觉更懵。
对于OpenGL，关于坐标系可以这样理解：
对于3D物体，因为我们给的坐标点就是在世界坐标系中的，所以物体已存在世界坐标系中。我们给的坐标点是以世界坐标系原点作为中心点定的，所以物体的原点默认与世界坐标系原点重合。
对于摄像机，也是在世界坐标系中的，并且默认在原点（0,0,0），摄像头朝向为z轴的负方向。
我们需要做的，就是把物体移动到摄像机视野中，或者把摄像机移动到可以看到物体的位置。因为3D物体和摄像机都在世界坐标系中，所以可以省略掉模型空间转换到世界空间。直接由模型空间转换到摄像机空间。
3、模型与视变换
物体与摄像机原点一样，那么物体肯定不在摄像机视野中，根据摄像头朝向为z轴的负方向，只需要把物体往z轴负方向移动一段距离，那么物体就在摄像机视野中了。
GLKMatrix4 modelMat4 = GLKMatrix4Identity;
modelMat4 = GLKMatrix4Translate(modelMat4, 0.0, 0.0, -3);
上面代码是得到一个让物体往z轴负方向移动3个单位的矩阵。
这里你对矩阵暂时不需要理解太深，只需要知道物体移动、旋转和缩放等操作，都记录在矩阵中。物体只需要乘上这个矩阵，就发生了矩阵记录的所有动作。
4、投影变换
OpenGL中有两种投影方式：
- 透视投影：有远小近大的效果
- 正投影：跟距离没关系，远近的同一物体一样大
透视投影产生的3D图形更接近我们眼睛观察到的物体，所以绘制3D图形，一般选择透视投影
透视投影原理：
下面我直接截取3D图形-9.4.4章节，解析小孔成像原理，感兴趣的自行去阅读：
通过上面分析，除了知道小孔成像原理，产生远小近大效果。还让我们知道计算机如何将三维坐标投影到同一个平面，形成二维图像，这样我们才能在屏幕上显示，因为我们屏幕本来就是二维的。
代码实现：
GLfloat projectionScaleFix = width / height;
GLKMatrix4 projectionMat4 = GLKMatrix4MakePerspective(FOV, projectionScaleFix , 1, 180);
- FOV：可以理解为摄像机视野的大小，值越大，那么对应的Near和Far面也越大，投影的物体大小不变，场景变大了，相对物体就变小了。
- projectionScaleFix：Near和Far面的宽高比，只有是比率，才能随FOV值改变面的大小
经过透视函数GLKMatrix4MakePerspective处理后，得到一个透视投影的矩阵。所以，矩阵在3D绘制中是相当重要的。后面也会讲到矩阵的一些重要知识。
5、输入部分
好了，这里我们得到了两个矩阵：
- 模型移动矩阵：使物体往z轴负方向移动--modelMat4
- 透视投影矩阵：产生透视投影效果--projectionMat4
这两个矩阵，我们必须给到OpenGL，才能发生作用了。如何给OpenGL呢，这里可以参考OpenGL 2D绘制时候的输入部分：
attribute vec4 Position; // position of vertex
attribute vec4 SourceColor; // color of vertex
uniform highp mat4 u_Projection;
uniform highp mat4 u_ModelView;
varying vec4 DestinationColor;
void main(void) {
DestinationColor = SourceColor;
// gl_Position is built-in pass-out variable. Must config for in vertex shader
gl_Position = u_Projection * u_ModelView * Position;
}
对比2D的顶点着色器，我们增加了：
uniform highp mat4 u_Projection;
uniform highp mat4 u_ModelView;
gl_Position = u_Projection * u_ModelView * Position;
很明显，增加的两个变量分别对应透视矩阵和移动矩阵。最后在让物体的每一个点乘以这两个矩阵，使物体发生对应的改变。
6、输出部分
输入部分已基本完成。对于输出部分，我们还需要进行一些调整。增加个深度缓存区：
//3D 深度缓冲区
glGenRenderbuffers(1, &_depthBuffer);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, _depthBuffer);
glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER,
GL_DEPTH_COMPONENT16,
_renderbufferWidth,
_renderbufferHeight);
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_RENDERBUFFER, _depthBuffer);
绘制2D图的时候，有帧缓冲区和渲染缓冲区，这里得增加个深度缓冲区来缓存3D图的深度值，在深度测试和颜色混合阶段需要用到。
至此，基本工作已完成。无其他问题的话，应该是可以绘制出3D图形了。
7、让金字塔动起来
这部分，我们要让金字塔动起来。
让金字塔旋转起来，代码如下：
//设置模型矩阵
GLKMatrix4 modelMat4 = GLKMatrix4Identity;
//加入位移
modelMat4 = GLKMatrix4Translate(modelMat4, 0.0, 0.0, -3);
//加入旋转
modelMat4 = GLKMatrix4Rotate(modelMat4, degree, 1, 0, 0);
modelMat4 = GLKMatrix4Rotate(modelMat4, degree, 0, 1, 0);
modelMat4 = GLKMatrix4Rotate(modelMat4, degree, 0, 0, 1);
GLKMatrix4Translate(modelMat4, 0.0, 0.0, -3)：这个是上节提到的，让物体往z轴负方向移动3个单位，就是把物体移动到摄像机可视范围中。
GLKMatrix4Rotate(modelMat4, degree, 1, 0, 0)：让物体绕[1, 0 ,0]轴旋转degree度，[1, 0 ,0]就是x轴。
同理，剩下两个分别是绕y轴和z轴旋转一定角度。这里使用了个旋转组合。
这里引出一个问题，旋转一定角度，是往哪个方向旋转呢？这里就得明确正反方向。
前面提到OpenGL使用的是右手坐标系，所以正反方向如右图。
GLKit还提供很多操作函数：
GLKMatrix4RotateX() 绕x轴旋转
GLKMatrix4RotateY()
GLKMatrix4RotateZ()
GLKMatrix4Scale() 缩放的
等等....
一些第三方库和系统库已经帮我们封装了各种3D图形线性变换的函数。使用很方便，就算不理解矩阵变换原理，也能使用。
至此，你对3D绘图应该有了大体的了解。可以自己绘制3D图形，并且可以让3D图形动起来。下节是介绍矩阵变换的原理，主要是告诉你为什么一个矩阵可以让3D图形旋转，缩放等。理解原理，可能你后续开发中还是使用系统提供的api，但增加了自定制的可能性。有兴趣的可以继续深入学习。
具体实现可参考Demo代码：https://github.com/wulang150/MyProject/tree/master/MyProject/Controller/TmpTestController/OpenGL