OpenGL笔记

glMatrixMode()函数的理解

1、模型变换和视图变换
由于模型和视图的变换都通过矩阵运算来实现,在进行变换前,应先设置当前操作的矩阵为“模型视图矩阵”。设置的方法是以GL_MODELVIEW为参数调用glMatrixMode函数,像这样:

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

通常,我们需要在进行变换前把当前矩阵设置为单位矩阵。这也只需要一行代码:

glLoadIdentity();

然后,就可以进行模型变换和视图变换了。进行模型和视图变换,主要涉及到三个函数:
glTranslate*,把当前矩阵和一个表示移动物体的矩阵相乘。三个参数分别表示了在三个坐标上的位移值。
glRotate*,把当前矩阵和一个表示旋转物体的矩阵相乘。物体将绕着(0,0,0)到(x,y,z)的直线以逆时针旋转,参数angle表示旋转的角度。
glScale*,把当前矩阵和一个表示缩放物体的矩阵相乘。x,y,z分别表示在该方向上的缩放比例。
如果要改变观察点的位置,除了配合使用glRotate*和glTranslate*函数以外,还可以使用这个函数:gluLookAt

2、投影变换
投影变换就是定义一个可视空间,可视空间以外的物体不会被绘制到屏幕上。(注意,从现在起,坐标可以不再是-1.0到1.0了!)
OpenGL支持两种类型的投影变换,即透视投影正投影。投影也是使用矩阵来实现的。如果需要操作投影矩阵,需要以GL_PROJECTION为参数调用glMatrixMode函数。

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

通常,我们需要在进行变换前把当前矩阵设置为单位矩阵。

glLoadIdentity();

透视投影:所产生的结果类似于照片,有近大远小的效果,比如在火车头内向前照一个铁轨的照片,两条铁轨似乎在远处相交了。
glFrustum或者gluPerspective函数可以将当前的可视空间设置为透视投影空间
正投影:相当于在无限远处观察得到的结果,它只是一种理想状态。但对于计算机来说,使用正投影有可能获得更好的运行速度。
使用glOrtho函数可以将当前的可视空间设置为正投影空间。

3、视口变换
当一切工作已经就绪,只需要把像素绘制到屏幕上了。这时候还剩最后一个问题:应该把像素绘制到窗口的哪个区域呢?通常情况下,默认是完整的填充整个窗口,但我们完全可以只填充一半。(即:把整个图象填充到一半的窗口内)。
使用glViewport来定义视口。其中前两个参数定义了视口的左下脚(0,0表示最左下方),后两个参数分别是宽度和高度。

4、操作矩阵堆栈
我们在进行矩阵操作时,有可能需要先保存某个矩阵,过一段时间再恢复它。当我们需要保存时,调用glPushMatrix函数,它相当于把矩阵(相当于盘子)放到堆栈上。当需要恢复最近一次的保存时,调用glPopMatrix函数,它相当于把矩阵从堆栈上取下。OpenGL规定堆栈的容量至少可以容纳32个矩阵,某些OpenGL实现中,堆栈的容量实际上超过了32个。因此不必过于担心矩阵的容量问题。
通常,用这种先保存后恢复的措施,比先变换再逆变换要更方便,更快速。
注意:模型视图矩阵和投影矩阵都有相应的堆栈。使用glMatrixMode来指定当前操作的究竟是模型视图矩阵还是投影矩阵。

glPushMatrix和glPopMatrix原理

glPushMatrix、glPopMatrix操作事实上就相当于栈里的入栈和出栈。
很多人不明确的可能是入的是什么,出的又是什么。

比如你当前的坐标系原点在你电脑屏幕的左上方。如今你调用glPushMatrix,然后再调用一堆平移、旋转代码等等,然后再绘图。那些平移和旋转都是基于左上角为原点进行变化的。并且都会改变坐标的位置,经过了这些变化后,你的坐标肯定不再左上角了。
  那假设想恢复怎么办呢?这时就调用glPopMatrix从栈里取出一个“状态”了,这个状态就是你调用glPushMatrix之前的那个状态。就如非常多opengl的书上所讲:调用glPushMatrix事实上就是把当前状态做一个副本放入堆栈之中。

当你做了一些移动或旋转等变换后,使用glPushMatrix();
OpenGL 会把这个变换后的位置和角度保存起来。
然后你再随便做第二次移动或旋转变换,再用glPopMatrix();
OpenGL 就把刚刚保存的那个位置和角度恢复。

比方:

glLoadIdentity();
glTranslatef(1,0,0);//向右移动(1,0,0)
glPushMatrix();//保存当前位置
glTranslatef(0,1,0);//如今是(1,1,0)了
glPopMatrix();//这样,如今又回到(1,0,0)了

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