OpenGL入门（四）-- OpenGL坐标系与坐标变换
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秋桜
2024-05-03 17:47:41
为啥要转换到眼坐标系呢？
可以这样理解，通过前面的MODEVIEW变换，这个世界坐标系中的场景已经绘制好了。这时候我们还不能看到场景哦，因为我们的观察位置还没定呢，而且如果我们眼睛(照相机)的位置不同，那么观察物体的角度则不同，那看到的场景的样子肯定也不同，所以要有这一步，把场景与我们的观察位置对应起来。
默认情况下，眼坐标系与世界坐标系也是重合的。使用函数 gluLookAt()则可以指定眼睛(相机)的位置和眼睛看向的方向。该函数的原型如下：
函数参数中：
这个GL_PROJECTION矩阵定义了视景体( viewing volume)，即确定哪些物体位于视野之内，位于视景体外的对象会被剪裁掉。除了视景体，投影变换还定义了顶点是如何投影到屏幕上的，是透视投影(perspective projection)还是正交投影(orthographic projection)。
透视投影似于日常生活看到的场景，远处物体看起来小，近处看起来大。使用透视投影函数glFrustum()和gluPerspective().
总的来说，OpenGL中的坐标处理过程包括模型变换、视变换、投影变换、视口变换等过程，三维物体的显示过程（OpenGL坐标变换全局过程）如下：
OpenGL中采用方式2的观点来解释视变换。再举一个例子，比如，一个物体中心位于原点，照相机也位于初始位置原点，方向指向-Z轴。为了对物体的+Z面成像，那么必须将照相机从原点移走，如果照相机仍然指向-Z轴，需要将照相机沿着+Z轴方向后退。通过在世界坐标系中指定相机的位置，指向的目标位置，以及viewUp向量来构造一个相机坐标系，通过视变换矩阵将物体坐标由世界坐标系转换到相机坐标系。
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投影方式决定以何种方式成像，投影方式有很多种，OpenGL中主要使用两种方式，即透视投影(perspective projection)和正交投影( orthographic projection)。
视变换是将规范化设备坐标(NDC)转换为屏幕坐标的过程，如下图所示：
最后我们来看一下坐标变换过程从坐标计算角度的示意图：
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总结：从上面的内容，我们可以了解了OpenGL坐标系和坐标变换的一些原理和关系，篇幅有点长，一定要坚持下去。下一篇文章尽请期待。。。
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