OpenGL中的透视投影与基本图形绘制详解

"该资源主要介绍了在OpenGL中进行基本图形绘制时涉及的透视投影和图形变换流程，包括视图变换、模型变换、投影变换以及窗口至视区的变换。通过矩阵操作函数实现这些变换，如矩阵栈的使用，包括矩阵的压栈、出栈、置单位矩阵、设置栈顶矩阵、矩阵相乘等功能。此外，还提到了视口的概念，即在窗口内用于绘制裁剪区域的客户区域，可以是整个窗口或部分区域。" OpenGL是一个跨平台的图形库，用于渲染二维、三维矢量图形。在进行三维图形绘制时，理解并掌握透视投影和变换机制至关重要。透视投影模拟了人眼观察物体时“近大远小”的效果，使得图形具有深度感。 在OpenGL中，图形变换通常分为四个步骤： 1. **模型变换**（Model Transformation）：将物体坐标转换到世界坐标系中。这一步通常涉及物体的位置、旋转和缩放，可以使用`glTranslate`、`glRotate`和`glScale`函数来实现。 2. **视图变换**（View Transformation）：将世界坐标系转换到视图坐标系，也就是从观察者的视角看物体。这通常涉及到相机的位置和朝向。 3. **投影变换**（Projection Transformation）：将视图坐标转换到裁剪空间，其中透视投影常用于创建三维深度感。OpenGL提供了两种主要的投影方式：正交投影和透视投影。透视投影通过`glFrustum`或`glOrtho`函数设置，其中前者用于创建有深度感的场景，后者则用于创建平行投影，如工程图。 4. **窗口至视区变换**（Viewport Transformation）：将裁剪空间坐标转换到设备坐标，即窗口的像素坐标。`glViewport`函数用来设置视口的大小和位置。 在这些变换过程中，OpenGL使用矩阵栈来管理一系列的变换。栈中可以有多个矩阵，分别对应模型视图矩阵、投影矩阵和纹理矩阵。`glMatrixMode`函数用于切换当前操作的矩阵栈。`glLoadIdentity`清空栈顶矩阵，`glPushMatrix`和`glPopMatrix`用于保存和恢复当前的变换状态，而`glLoadMatrix`和`glMultMatrix`则允许我们直接设置或组合矩阵以进行更复杂的变换。 视口是OpenGL绘图的一个关键概念，它定义了实际显示图像的区域。通过`glViewport`函数，我们可以指定视口的左下角坐标和宽度、高度，这使得我们可以将渲染结果限制在特定的窗口部分或者调整比例以适应不同分辨率的显示设备。 OpenGL中的这些变换和矩阵操作为开发者提供了强大的工具，能够构建出具有深度感和真实感的三维图形场景。通过熟练掌握这些基本概念和函数，开发者可以创建出复杂且引人入胜的图形应用程序。