OpenGl And 视图

OpenGl And 视图

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简介

本文主要介绍坐标系的观念， 以及在openGL中的视图及其相关的变换。

大纲

• 视图、模型、投影变换概念
• Opengl中对各类变换的支持

视图变换

在一个三维坐标系中， 一个模型的展现并不仅有一个视图就能够了。而是存在视图变换，投影变换，模型变换的过程。

顶点坐标---》（模型视图矩阵）----》视觉坐标---》（投影矩阵）----》裁剪坐标----》（透视坐标）----》规范化设备坐标----》视口变换----》窗口坐标

在opengl中主要经过如下三种变换达到最终控制屏幕输出：

1. 视图变换： 视图是指摄像机能看到到区域，因此视图变换就是移动摄像机使其说能展现的区域发生变换
2. 模型变换：是场景中的模型动起来，主要是针对模型的
3. 投影变换： 决定了模型最终能在屏幕中的现实， 好比经过投影变换， 能够只让模型只显示一半。

为了进行视图，模型，投影变换， 能够建立一个4*4的矩阵M而后让他与顶点对应的坐标v相乘，以实现变换：
$$v' = Mv$$

OpenGl 中对视图、模型、投影变换的支持

gult库

gl库只是一个图形库， 在咱们写的窗口程序的过程当中，我必须写窗口程序已经消息处理，咱们能够本身写 ，固然也能够用gult库。glut库中的api都已glut开头，最典型的现实一个窗口以下：

glutInit(&argc, argv);
   glutInitDisplayMode (GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);
   glutInitWindowSize (500, 500); 
   glutInitWindowPosition (100, 100);
   glutCreateWindow (argv[0]);
   glutDisplayFunc(display); 
   glutReshapeFunc(reshape);
   glutKeyboardFunc(keyboard);
   glutMainLoop();

代码很简单，而咱们要关注的是三个函数：

1. diplay 模型的展现， 内部主要作模型变换
2. reshage 视口的控制， 主要作视图和投影变换
3. keyboard 对键盘输入的支持

引出

咱们能够用以下代码建立一个球体

void PlanteDisplay::excute()
    {
      glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
      glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
      drawSun();
    }

    void PlanteDisplay::drawSun()
    {
      glutWireSphere(1.0, 20, 16);   /* draw sun */
      glutSwapBuffers();
    }

咱们能够加上一些初始化的动做

void init()
    {
      glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
      glShadeModel(GL_FLAT);
    }

咱们会发现有以下所示的球体：

咱们创见好了物体， 可是尚未设置好摄像机，opengl默认状况下回把摄像机正对着屏幕，而摄像机的镜头设置就在reshage中实现，在该函数中， 咱们主要控制视图变换和投影变换。

视口变换

视口变换决定了场景所映射的有效屏幕区域的形状。利用函数glViewport来实现。

最简单的变换以下：

void cubeReshape(int w, int h)
      {
        glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
      }

咱们改变屏幕的裁剪区域(投影变换)：

glViewport(50, 0, (GLsizei)w/2, (GLsizei)h/2)

会发现以下图显示：

模型变换

调用变换函数以前，须要肯定本身想修改的模型视图矩阵仍是投影视图矩阵，能够用glMatrixMode() 选择矩阵，并用glLoadIdentity() 把当前可修改矩阵清除为单位矩阵。

glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();

在OpenGl中，有三个函数用于执行模型变换：

1. glTranslate*()
2. glRotate*()
3. glScale*()

如：

glTranslatef(0.2, .2, 0);
glScalef(1.5, 2.0, 1);

glutWireSphere(0.4, 50, 8);

视图变换

视图 变换拥有膝盖观察点的位置和方向。能够由两种方法来实现：

1. 反方向移动物体
2. 使用gluLookAt()函数

正常如图所示：

gluLookAt(0.0, 0.0, 0.0
        , 0.0, 0.0, -1.0
        , -1.0, -1.0, 0.0);

gluLookAt(0.0, 0.0, 0.0
        , 0.0, 0.0, -1.0
        , 0.0, -1.0, 0.0);

投影变换

投影变换最终控制线上屏幕的裁剪区域， opengl中能够用：

1. glOrtho
2. glFrustum

来进行投影变换。

glOrtho 和 glFrustum 的区别

1. glOrtho:建立一个正交平行的视景体。 通常用于物体不会由于离屏幕的远近而产生大小的变换的状况。好比，经常使用的工程中的制图等。须要比较精确的显示
2. glFrustum 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状况。例如：观察两条平行的火车到，在过了很远以后，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。

glFrustum(GLdouble left
        , GLdouble right
        , GLdouble bottom
        , GLdouble top
        , GLdouble near
        , GLdouble far)

其中： (left, botton, -near)表示近侧裁剪平面左上角的坐标，(right, top, -near)表示右下角坐标，near和far分别表示观察点到近侧和远侧的距离。