OpenGL坐标系解析

左手坐标系与右手坐标系

• 伸出左手，大拇指指向x轴正方向，食指指向y轴的正方向，其余三个手指指向z轴的正方向，满足这样条件的坐标系属于左手坐标系。
• 同理，伸出右手，满足大拇指指向x轴正方向，食指指向y轴正方向，其余手指指向z轴正方向的都属于右手坐标系。
• 在3D情景中，总共会有48种坐标系，其中24种是左手坐标系，24种为右手坐标系。

左右手坐标系.jpg

在3D图形学中常用的坐标系

• 世界坐标系
  • 建立了描述其他坐标系所需要的参考框架。从另一方面说，能够用世界坐标系描述其他坐标系的位置，而不能用更大的、外部坐标系来描述世界坐标系。
• 物体坐标系
  • 和特定物体相关联的坐标系。每个物体都有他们独立的坐标系。当物体移动或改变方向时，和该物体相关的坐标系将随之移动或改变方向。
• 摄像机坐标系
  • 摄像机坐标系是和观察者密切相关的坐标系。
  • 摄像机坐标系中，摄像机在原点，x轴向右，z轴向前（朝向屏幕内或摄像机方向），y轴向上（不是世界的上方而是摄像机本身的上方）。

摄像机坐标系.jpg

• 惯性坐标系
  • 为了简化世界坐标系到物体坐标系的转换而引入的一种新的坐标系。
  • 物体坐标系转换到惯性坐标系只需旋转，从惯性坐标系转换到世界坐标系只需要平移。

世界物体惯性坐标系.jpg

OpenGL中的物体、世界、照相机坐标系都属于右手坐标系，而规范化设备坐标系使用左手坐标系。

OpenGL坐标变换全局图

坐标系变换流程.png

OpenGL顶点计算流程图

顶点计算流程.png

矩阵的计算流程图

顶点矩阵计算流程.png

• 顶点计算过程中(参考上图)模型变换、视变换，投影变换，这些变换可以由用户根据需要自行指定，这些内容在顶点着色器中完成；
• 透视除法、视口变换，这两个步骤是OpenGL自动执行的，在顶点着色器处理后的阶段完成。

参考文章：
https://www.jianshu.com/p/3448f546eac4
https://www.jianshu.com/p/ebe8907aa07b