1、从不同的位置去观察它。(视点变换/视图变换,gluLookAt)
2、移动或者旋转它,当然了,如果它只是计算机里面的物体,我们还可以放大或缩小它。(模型变换)
3、如果把物体画下来,我们可以选择:是否需要一种“近大远小”的透视效果。另外,我们可能只希望看到物体的一部分,而不是全部(剪裁)。(投影变换)
4、我们可能希望把整个看到的图形画下来,但它只占据纸张的一部分,而不是全部。(视口变换)
这些,都可以在OpenGL中实现。
从“相对移动”的观点来看,改变观察点的位置与方向和改变物体本身的位置与方向具有等效性。在OpenGL中,实现这两种功能甚至使用的是同样的函数。
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();
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。
假设当前矩阵为单位矩阵,然后先乘以一个表示旋转的矩阵R,再乘以一个表示移动的矩阵T,最后得到的矩阵再乘上每一个顶点的坐标矩阵v。所以,经过变换得到的顶点坐标就是((RT)v)。由于矩阵乘法的结合率,((RT)v) = (R(Tv)),换句话说,实际上是先进行移动,然后进行旋转。即:实际变换的顺序与代码中写的顺序是相反的。由于“先移动后旋转”和“先旋转后移动”得到的结果很可能不同,初学的时候需要特别注意这一点。
OpenGL之所以这样设计,是为了得到更高的效率。但在绘制复杂的三维图形时,如果每次都去考虑如何把变换倒过来,也是很痛苦的事情。这里介绍另一种思路,可以让代码看起来更自然(写出的代码其实完全一样,只是考虑问题时用的方法不同了)。
让我们想象,坐标并不是固定不变的。旋转的时候,坐标系统随着物体旋转。移动的时候,坐标系统随着物体移动。如此一来,就不需要考虑代码的顺序反转的问题了。
运行结果:
#include <gl/gl.h>
#include <gl/glu.h>
#include <gl/glut.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib, "OpenGL32.lib")
#pragma comment(lib, "glu32.lib")
#pragma comment(lib, "glut32.lib")
void init()
{
glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
glShadeModel(GL_FLAT);
}
void drawsquare( int width )
{
glRecti( -width/2, -width/2, width/2, width/2 );
}
void display()
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
//draw axis
{
const float axislen = 300.0f;
const float axislenh = axislen/2;
glBegin(GL_LINES);
glColor3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f );//指定线的颜色,绿色
// x-axis
glVertex2f( -axislenh, 0.0f);
glVertex2f( axislenh, 0.0f);
// x-axis arrow
glVertex2f( axislenh, 0.0f);
glVertex2f( axislenh-7, 3.0f);
glVertex2f( axislenh, 0.0f);
glVertex2f( axislenh-7,-3.0f);
glColor3f( 1.0f, 0.0f, 0.0f );//指定线的颜色,红色
// y-axis
glVertex2f( 0.0f, -axislenh);
glVertex2f( 0.0f, axislenh);
glVertex2f( 0.0f, axislenh);
glVertex2f( 3.0f, axislenh-7);
glVertex2f( 0.0f, axislenh);
glVertex2f( -3.0f, axislenh-7);
glEnd();
}
glMatrixMode( GL_MODELVIEW );
glPushMatrix();
/* 一个白色的正方形,先平移再旋转 */
glLoadIdentity();
glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
glTranslatef( 100.0f, 0.0f, 0.0f );//沿着x轴移动
glRotatef( 45, 0.0f, 0.0f, 1.0f );//沿着z轴旋转
drawsquare(50);
/* 一个红色的正方形,先旋转再平移 */
glLoadIdentity();
glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);
glRotatef( 45, 0.0f, 0.0f, 1.0f );//沿着z轴旋转
glTranslatef( 100.0f, 0.0f, 0.0f );//沿着x轴移动
drawsquare(50);
glPopMatrix();
glFlush();
}
void reshape( int w, int h )
{
glViewport(0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
gluOrtho2D(-(GLdouble) w/2, (GLdouble) w/2, -(GLdouble) h/2, (GLdouble) h/2);
};
int main( int argc, char* argv[] )
{
glutInit( &argc, argv );
glutInitDisplayMode( GLUT_SINGLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH );
glutInitWindowSize( 800, 800 );
glutInitWindowPosition( 100, 100 );
glutCreateWindow( "Chapter2" );
init();
glutDisplayFunc( &display );
glutReshapeFunc( &reshape );
glutMainLoop();
return 0;
}
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运行效果图:
如果,转换一下坐标,例如将上面的 RenderScene 函数修改为下面的样子,
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那么效果图如下:
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程序运行效果图:
4、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,即透视投影和正投影。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。
使用glFrustum函数可以将当前的可视空间设置为透视投影空间。
也可以使用更常用的gluPerspective函数。
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
如果绘制的图形空间本身就是二维的,可以使用gluOrtho2D。他的使用类似于glOrgho。
5、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。
6、加上光源
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运行效果图:
同系列其他文章:
OpenGL系列教程(1)——Create A Window using GLUT http://blog.chinaunix.net/u/16292/showart.php?id=2063233
OpenGL系列教程(2)——从点到线,绘制我们自己的绚丽曲线 http://blog.chinaunix.net/u/16292/showart_2065128.html