ArchieOpenGL基础教程第三课：glViewport()函数和glOrtho()函数的理解——学习OpenGL三维建模前必读
在OpenGL中有两个比较重要的投影变换函数，glViewport和glOrtho。
glViewport(GLint x,GLint y,GLsizei width,GLsizei height)为其函数原型。
glViewport是OpenGL中的一个函数。计算机图形学中，在屏幕上打开窗口的任务是由窗口系统，而不是
图1
OpenGL负责的。在默认情况下，视口被设置为占据打开窗口的整个像素矩形，如图1，窗口大小和设置视口大小相同，所以为了选择一个更小的绘图区域，就可以用glViewport函数来实现这一变换，在窗口中定义一个像素矩形，最终将图像映射到这个矩形中。例如可以对窗口区域进行划分，在同一个窗口中显示分割屏幕的效果，以显示多个视图。
X，Y————以像素为单位，指定了视口的左下角位置。RC与DC已经关联，此时窗口就是DC的大小，所以就是窗口屏幕像素大小和位置。
width，height————表示这个视口矩形的宽度和高度，根据窗口的实时变化重绘窗口。
glViewport主要完成这样的功能。它负责把视景体截取的图像按照怎样的高和宽显示到屏幕上。glViewport(0,0,500,500); //截取的图像显示为500*500宽
如果我们想用整个OpenGL屏幕显示图像，但是又不使图像变形怎么办？
那就只能修改glOrtho函数了。也就是说，我们使用一个和窗体一样比例的视景体（而不再是正方形的视景体）来截取图像。例如，对于(800, 500)的窗体，我们使用glOrtho(-1.5 * 800/500, 1.5 * 800/500, -1.5, 1.5, -10, 10)，就是截取的时候，我们就使用一个“扁扁”的视景体截取，那么，显示的到OpenGL屏幕时(800, 500)，我们只要正常把这个扁扁的截取图像显示（扁扁的截取图像是指整个截取的图像，包括球形四周的黑色部分。 球形还是正常圆形的），就可以了。
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glOrtho是创建一个正交平行的视景体。 一般用于物体不会因为离屏幕的远近而产生大小的变换的情况。比如，常用的工程中的制图等。需要比较精确的显示。 而作为它的对立情况, glFrustum则产生一个透视投影。这是一种模拟真是生活中，人们视野观测物体的真实情况。例如：观察两条平行的火车到，在过了很远之后，这两条铁轨是会相交于一处的。还有，离眼睛近的物体看起来大一些，远的物体看起来小一些。
glOrtho(left, right, bottom, top, near, far)， left表示视景体左面的坐标，right表示右面的坐标，bottom表示下面的，top表示上面的。这个函数简单理解起来，就是一个物体摆在那里，你怎么去截取他。这里，我们先抛开glViewport函数不看。先单独理解glOrtho的功能。 假设有一个球体，半径为1，圆心在(0, 0, 0)，那么，我们设定glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5, 1.5, -10, 10);就表示用一个宽高都是3的框框把这个球体整个都装了进来。 如果设定glOrtho(0.0, 1.5, -1.5, 1.5, -10, 10);就表示用一个宽是1.5， 高是3的框框把整个球体的右面装进来;如果设定glOrtho(0.0, 1.5, 0.0, 1.5, -10, 10)；就表示用一个宽和高都是1.5的框框把球体的右上角装了进来。上述三种情况可以见图：
从上述三种情况，我们可以大致了解glOrtho函数的用法。glOrtho函数只是负责使用什么样的视景体来截取图像，并不负责使用某种规则把图像呈现在屏幕上。
glViewport主要完成这样的功能。它负责把视景体截取的图像按照怎样的高和宽显示到屏幕上。
比如：如果我们使用glut库建立一个窗体:glutInitWindowSize(500, 500); 然后使用glutReshapeFunc(reshape); reshape代码如下：
void reshape(int width, int height)
{
glViewport(0, 0, (GLsizei)width, (GLsizei)height);
glMatrixModel(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5, 1.5, -10, 10);
....
}
这样是可以看到一个正常的球体的。但是，如果我们创建窗体时glutInitWindowSize(800, 500),那么看到的图像就是变形的。上述情况见图。
因为我们是用一个正方形截面的视景体截取的图像，但是拉伸到屏幕上显示的时候，就变成了glViewport(0, 0, 800, 500);也就是显示屏变宽了， 倒是显示的时候把一个正方形的图像“活生生的给拉宽了”。就会产生变形。这样，就需要我们调整我们的OpenGL显示屏了。我们可以不用800那么宽，因为我们是用的正方形的视景体，所以虽然窗体是800宽，但是我们只用其中的500就够了。注：截取的图像显示为500*500修改一下程序。
void reshape(int width, int height)
{
int dis = width < height ? width : height;
glViewport(0, 0, dis, dis); /*这里dis应该是500*/
glMatrixModel(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5, 1.5, -10, 10);
.....
}
OK。如果你能看明白我写的内容。你可能对glViewport函数有个大致的了解。
不过，我们采用上面的办法，就是只使用了原来屏幕的一部分（宽度从501到800我们没有用来显示图像）。如果我们想用整个OpenGL屏幕显示图像，但是又不使图像变形怎么办？
那就只能修改glOrtho函数了。也就是说，我们使用一个和窗体一样比例的视景体（而不再是正方形的视景体）来截取图像。例如，对于(800, 500)的窗体，我们使用glOrtho(-1.5 * 800/500, 1.5 * 800/500, -1.5, 1.5, -10, 10)，就是截取的时候，我们就使用一个“扁扁”的视景体截取，那么，显示的到OpenGL屏幕时(800, 500)，我们只要正常把这个扁扁的截取图像显示（扁扁的截取图像是指整个截取的图像，包括球形四周的黑色部分。 球形还是正常圆形的），就可以了。如：
void reshape(int width , int height)
{
glViewport(width, height); //按照窗体大小制作OpenGL屏幕
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
if (width <= height)
glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5 * (GLfloat)height/(GLfloat)width, 1.5 * (GLfloat)height/(GLfloat)width, -10.0, 10.0);
else
glOrtho(-1.5*(GLfloat)width/(GLfloat)height, 1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h, -1.5, 1.5, -10.0, 10.0);
....
}
另外，关于glViewport()函数，我们还可以用来调整图像的分辨率。例如，保持目前的窗体大小不变，我们如果用这个size来只显示整个物体的一部分，那么图像的分辨率就必然会增大。例如：
void reshape(int w, int h)
{
glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
if (w <= h)
glOrtho(0, 1.5, 0, 1.5 * (GLfloat)h/(GLfloat)w, -10.0, 10.0);
else
glOrtho(0, 1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h, 0, 1.5, -10.0, 10.0);
}
可以把分辨率扩大4倍。
而如果再修改一下glViewport(0, 0, 2 * (GLsizei)w, 2 * (GLsizei)h); 则可以把分辨率扩大16倍。注：截取的图像显示为2*w，2*h
完整的测试程序：
/*Build on ubuntu 9.04*/
#include <GL/gl.h>
#include <GL/glu.h>
#include <GL/glut.h>
void init(void)
{
GLfloat mat_specular[] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
GLfloat mat_shininess[] = {50.0};
GLfloat light_position[] = {1.0, 1.0f, 1.0, 0.0};
GLfloat white_light[] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
GLfloat lmodel_ambient[] = {0.1, 0.1, 0.1, 1.0};
glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
glShadeModel(GL_SMOOTH);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mat_specular);
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, mat_shininess);
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, white_light);
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, white_light);
glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, lmodel_ambient);
glEnable(GL_LIGHTING);
glEnable(GL_LIGHT0);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
}
void display(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glutSolidSphere(1.0, 20, 16);
glFlush();
}
void reshape(int w, int h)
{
glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
if (w <= h)
glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5 * (GLfloat)h/(GLfloat)w, 1.5 * (GLfloat)h/(GLfloat)w, -10.0, 10.0);
else
glOrtho(-1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h, 1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h, -1.5, 1.5, -10.0, 10.0);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
}
int main(int argc, char **argv)
{
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);
glutInitWindowSize(500, 500);
glutInitWindowPosition(100, 100);
glutCreateWindow(argv[0]);
init();
glutDisplayFunc(display);
glutReshapeFunc(reshape);
glutMainLoop();
return 0;
}
/*CMakeLists.txt*/
PROJECT(s5)
CMAKE_MINIMUM_REQUIRED(VERSION 2.6)
ADD_EXECUTABLE(s5 main.cpp)
FIND_PACKAGE(OpenGL)
FIND_PACKAGE(GLUT)
IF(OPENGL_FOUND)
INCLUDE_DIRECTORIES(${OPENGL_INCLUDE_DIR})
TARGET_LINK_LIBRARIES(${PROJECT_NAME} ${OPENGL_LIBRARIES})
ELSE(OPENGL_FOUND)
MESSAGE(FATAL_ERROR "OpenGL not found")
ENDIF(OPENGL_FOUND)
IF(GLUT_FOUND)
INCLUDE_DIRECTORIES(${GLUT_INCLUDE_DIR})
TARGET_LINK_LIBRARIES(${PROJECT_NAME} ${GLUT_LIBRARIES})
ELSE(GLUT_FOUND)
ENDIF(GLUT_FOUND)