opengl 坐标系

概述

    为了将坐标从一个坐标系统转换成另一个坐标，我们需要经历几个变换（1：模型 2：观察 3：投影）
    我们的顶点坐标起始于局部坐标，然后变成世界坐标，观察坐标，剪裁坐标 最后以屏幕坐标的形式结束

坐标系统

    将坐标变换为标准化设备坐标，接着再转化为屏幕坐标的过程通常是分步进行的，也就是类似于流水线那样子。在流水线中，物体的顶点在最终转化为屏幕坐标之前还会被变换到多个坐标系统(Coordinate System)。将物体的坐标变换到几个过渡坐标系(Intermediate Coordinate System)的优点在于，在这些特定的坐标系统中，一些操作或运算更加方便和容易，这一点很快就会变得很明显。对我们来说比较重要的总共有5个不同的坐标系统：

    局部空间(Local Space，或者称为物体空间(Object Space))
    世界空间(World Space)                                           模型矩阵
    观察空间(View Space，或者称为视觉空间(Eye Space))                观察矩阵
    裁剪空间(Clip Space)                                            投影： 正投投影，透视投影
    屏幕空间(Screen Space)
    这就是一个顶点在最终被转化为片段之前需要经历的所有不同状态。

局部空间

    局部空间是指物体自身的坐标系，原点通常位于物体的几何中心，在局部空间中物体的的所有顶点都是相对于物体的原点而言的。 

世界空间坐标

    下一步骤是将局部空间转换成世界空间坐标，世界空间坐标是处于一个更大的空间范围的。这些坐标相对于世界的全局原点，它们会和其它物体一起相对于世界的原点进行摆放。
    
    世界空间是指相对于全局坐标系的物体位置和方向，在世界空间中，物体的位置和方向是相对于场景中的一个参照点和方向而言的， 比如摄像机。
    
    从局部空间转换成世界空间 通过 （模型矩阵）

观察空间（视觉空间）

    接下来我们将世界空间坐标变换成观察空间坐标，使的每个坐标都是从摄像机或者观察者的的角度观察的

    从世界空间转换成观察空间通过（视图矩阵）
	
		将3D空间或者他的一部分展示在2D显示屏上，为了达到这个目标我们需要找到一个有利点，
	正如我们在现实世界通过眼睛从一点观察一样，我们也必须找到一点确立观
	察方向作为我们观察虚拟世界的窗口，这个 点 叫做视图和视觉空间。（观察空间，合成相机）

剪裁空间

    坐标到达观察坐标后，我们需要将其投影到剪裁坐标，剪裁坐标会被处理至 -1-1的范围内并判断哪些顶点将会出现在屏幕上。

    将顶点坐标从查看空间转换成剪裁空间 通过（投影矩阵）

    投影矩阵: 分为两种：
            1: 正投影
            2: 透视投影（基本用透视投影）

投影坐标

    最后，我们将裁剪坐标变换为屏幕坐标，我们将使用一个叫做视口变换(Viewport Transform)的过程。视口变换将位于-1.0到1.0范围的坐标变换到由glViewport函数所定义的坐标范围内。最后变换出来的坐标将会送到光栅器，将其转化为片段

模型矩阵

    我们首先创建一个模型矩阵，这个模型矩阵包含了位移，缩放，与旋转操作，他们会被应用到所有物体的顶点上，以变换他们到全局的世界空间。
   
    作用: 使用模型矩阵 将局部空间转变成 世界空间

    glm::mat4 model;
    model = glm::rotate(model, glm::radians(-55.0f), glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f));

视图矩阵

    作用: 将世界空间转变成 观察空间
    glm::mat4 view;
    view = glm::translate(view, glm::vec3(0.0f, 0.0f, -3.0f));

投影矩阵

    作用:将观察空间转换成 剪裁空间
    glm::mat4 projection;
    projection = glm::perspective(glm::radians(45.0f), screenWidth / screenHeight, 0.1f, 100.0f);

模型 与 顶点着色器关联’

• 三个模型 以制服的形式存在。并和顶点着色器相乘

    #version 330 core
    layout (location = 0) in vec3 aPos;
    ...
    uniform mat4 model;
    uniform mat4 view;
    uniform mat4 projection;
  
    void main()
    {
            // note that we read the multiplication from right to left
            gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
    ...
    }
  

• 将模型 发送到着色器上（每一帧完成过后 就应该发送）

    发送方式：（其中一种）
            int modelLoc = glGetUniformLocation(ourShader.ID, "model");
            glUniformMatrix4fv(modelLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(model));
  

学习网站：
https://learnopengl.com/Getting-started/Coordinate-Systems
代码存储网址：
https://github.com/heisai/Learn-opengl/tree/master/opengl6

展示结果：