OpenGL ES2.0中的视图矩阵

# 一、导言

## 1.1 介绍
在现代计算机图形学中，视图矩阵是一个重要的概念。它在OpenGL ES2.0中扮演着非常关键的角色，用于控制场景的视角和观察者的位置。理解并正确应用视图矩阵可以帮助我们实现复杂的3D渲染效果。

## 1.2 OpenGL ES2.0简介
OpenGL ES2.0是一种图形应用程序接口，用于在移动和嵌入式设备上进行图形渲染。它提供了一些基本的图形操作和渲染功能，如绘制几何图形、纹理贴图、光照效果等。

## 1.3 视图矩阵的作用及重要性
视图矩阵是OpenGL ES2.0中的一个重要概念，它定义了观察者相对于场景的位置和方向。视图矩阵的主要作用是将场景中的物体坐标转换为观察者的坐标系下的坐标。它能够决定物体在屏幕上的位置、大小和方向，并且还可以实现视角的变换和观察者的移动。

## 二、OpenGL ES2.0基础知识回顾

在深入研究视图矩阵之前，我们首先需要回顾一下OpenGL ES2.0的基础知识。本章将对OpenGL ES2.0的概念、渲染管线和着色器语言进行回顾。

### 2.1 OpenGL ES2.0的概念

OpenGL ES（OpenGL for Embedded Systems）是一种专为嵌入式系统设计的图形渲染API。它为开发者提供了一套函数和状态机，用于在嵌入式设备上实现2D和3D图形的渲染。其中的2.0版本是较为常用的版本之一。

OpenGL ES2.0引入了可编程渲染管线的概念，允许开发者自定义顶点和片元着色器，从而灵活地控制渲染过程。

### 2.2 渲染管线

在理解OpenGL ES2.0的渲染管线之前，我们先来了解一下基本的渲染流程。

渲染管线是一个图形渲染的流程，由一系列固定的阶段组成。在这些阶段中，首先进行顶点处理，然后进行光栅化和片元处理，最后将渲染结果输出到屏幕。

在OpenGL ES2.0中，渲染管线主要分为顶点着色器和片元着色器两个阶段。顶点着色器通过对每个顶点进行处理和变换，将模型的顶点坐标转换成齐次坐标，并进行投影。片元着色器根据顶点着色器输出的插值变量，对每个像素进行处理，计算出最终的颜色值。

### 2.3 着色器语言

OpenGL ES2.0中使用的着色器语言是GLSL（OpenGL Shading Language）。GLSL是一种类似C语言的高级着色器语言，用于编写顶点着色器和片元着色器。

顶点着色器主要进行顶点的变换和处理操作。它接收一个或多个顶点作为输入，并输出变换后的结果。

片元着色器主要进行每个像素的处理操作。它接收由顶点着色器传递过来的插值变量，并输出每个像素的最终颜色值。

GLSL是一个强大的着色器语言，它支持各种数学运算、纹理采样和光照计算等功能，可以满足各种渲染需求。

## 三、理解视图矩阵

在本章中，我们将深入理解视图矩阵的概念和作用。

### 3.1 坐标系基础

在渲染图形之前，我们需要先了解坐标系的概念。在OpenGL ES2.0中，通常使用右手坐标系来描述3D场景。

右手坐标系的定义如下图所示：

在右手坐标系中，X轴正方向指向右侧，Y轴正方向指向上方，Z轴正方向指向屏幕外方向。

### 3.2 视图矩阵的定义

视图矩阵是用来描述观察者在世界坐标系中的位置和方向的矩阵。视图矩阵将3D场景中的物体坐