OpenGL渲染管线总结

OpenGL渲染管线分为两大部分，模型观测变换(ModelView  Transformation)和投影变换(Projection  Transformation)。做个比喻，计算机图形开发就像我们照相一样，目的就是把真实的场景在一张照相纸上表现出来。那么观测变换的过程就像是我们摆设相机的位置，选择好要照的物体，摆好物体的造型。而投影变换就像相机把真实的三维场景显示在相纸上一样。

让我们先来弄清楚OpenGL中的渲染管线。管线是一个抽象的概念，之所以称之为管线是因为显卡在处理数据的时候是按照一个固定的顺序来的，而且严格按照这个顺序。就像水从一根管子的一端流到另一端，这个顺序是不能打破的。渲染管线如下图所示：

OpenGL中渲染管线的步骤也可以用下图来描述：

其顺序依次为（和照相机比喻）：

1、把照相机固定在三脚架上，并对准场景（视图变换）。

2、对场景镜像安排，使各个物体在照片中得位置是我们所希望的（模型变换）。

3、选择相机镜头，并调整放大倍数（投影变换）。

4、确定最终照片的大小（视口变换）。

一、视图变换：

相当于把照相机固定在三脚架上并使它对准场景。
void gluLookAt(GLdouble eyeX , GLdouble eyeY , GLdouble eyeZ , GLdouble 
centerX , GLdouble centerY , GLdouble centerZ , GLdouble upX , GLdouble upY , GLdouble upZ );

其参数分别表示眼睛位置、瞄向、以及哪个方向是朝上的。

二、模型变换：

其目的是设置模型的位置和方向。

void glScalef(GLfloat  x, GLfloat  y, GLfloat  z);

进行缩放。参数指定了在上那个方向上的缩放情况。

void glTranslatef(GLfloat  x, GLfloat  y, GLfloat  z);

移动模型。

void glRotatef(GLfloat  angle, GLfloat  x,GLfloat  y,GLfloat  z)
指定按照从原点到点（x,y,z）的直线进行旋转的角度。

三、投影变换：
目的是确定视野，确定哪些物体应该位于视野之内以及他们被看到的程度。
分为透视投影和正交投影。
（1）透视投影：
void glFrustum(GLdouble  left, 
    GLdouble  right, 
    GLdouble  bottom, 
    GLdouble  top, 
    GLdouble  nearVal, 
    GLdouble  farVal);
参数分别指定了垂直裁剪平面的左右位置、水平裁剪平面的上下位置以及相机离深度裁剪平面的近、远距离。
glFrustrum定义了一个平截头体，它计算一个用于实现透视投影的矩阵，并把它与当前的投影矩阵（一般为单位矩阵）相乘。
注意：平截头体并不要求一定是对称的，它的轴也不需要与Z轴对齐。

glFrustrum使用起来不是很直观，我们可以用OpenGL工具函数库的gluPerspective函数。

void gluPerspective(GLdouble  fovy, GLdouble  aspect, GLdouble  zNear, GLdouble zFar);
参数fovy表示眼睛张开的角度。aspect表示纵横比x/y。zNear和zFar分别表示观察者离近远裁剪平面的距离。
注意：gluPerspective仅限于创建沿视线方向同时对称与x轴和y轴的平截头体。但是我们通常所需要的也就是这种平截头体。
（2）正投影
void glOrtho(     GLdouble       left,
     GLdouble       right,
     GLdouble       bottom,
     GLdouble       top,
     GLdouble       nearVal,
     GLdouble       farVal);
创建一个正交平行的视景体。参数和glFrustrum一样。
如果是把二维图像投影到二维屏幕这种情况，可以使用OpenGL工具函数库中的gluOrtho2D函数。它与它的三维版本glOrtho基本相同。

四、视口变换：
决定了场景所映射的有效屏幕区域的形状。
void glViewport(GLint  x, GLint  y, GLsizei  width, GLsizei  height);
设置视口及像素将要显示的区域。参数分别指定窗口内部有效屏幕空间的原点(注意(0,0)表示窗口的左下角)以及有效屏幕区域的宽度和高度。

Reference：http://blog.csdn.net/xiajun07061225/article/details/7330565