OpenGL：基本图形与矩阵变换

"本资源主要介绍了在OpenGL中如何进行多边形面的绘制，包括三角形和四边形等基本图形的绘制方式，以及OpenGL中矩阵变换的基本操作，如模型视图矩阵、投影矩阵和纹理矩阵的选择与管理，还提到了视口变换的概念。" 在OpenGL中，多边形面的绘制是构建3D场景的基础。本资源重点讨论了两种最常见的多边形面——三角形和四边形的绘制方法： 1. **三角形面的绘制**：OpenGL提供了三种绘制三角形的方法： - `GL_TRIANGLES`：独立绘制每个三角形，可以用来构建任何复杂的多边形。 - `GL_TRIANGLE_STRIP`：连续绘制三角形，每次增加一个顶点形成新的三角形。 - `GL_TRIANGLE_FAN`：以第一个顶点为中心，连续绘制三角形，每次增加一个顶点。 2. **四边形面的绘制**：主要通过`GL_QUADS`和`GL_QUAD_STRIP`来实现： - `GL_QUADS`：绘制单独的四边形，适合绘制规则的矩形或正方形。 - `GL_QUAD_STRIP`：连续绘制四边形，每次增加两个顶点。 这些模式都是OpenGL的图元类型，它们定义了如何将顶点数据解释为屏幕上的形状。 接下来，资源中详细阐述了OpenGL中的**三维图形变换流程**，包括： - **视图变换**：调整物体在视窗中的位置和方向，模拟观察者的位置和朝向。 - **模型变换**：改变物体自身的形状和位置，如旋转、平移和缩放。 - **投影变换**：将3D空间的物体转换到2D投影空间，常见的有透视投影和平行投影。 - **窗口至视区的变换**：将投影后的坐标映射到屏幕的像素坐标。 在这些变换过程中，OpenGL使用了**矩阵栈**来进行高效的变换管理。矩阵栈分为模型视图矩阵、投影矩阵和纹理矩阵栈，通过`glMatrixMode()`函数可以选择当前操作的矩阵栈。矩阵栈的操作包括： - **glLoadIdentity()**：清空栈顶矩阵，用单位矩阵替换，撤销之前的所有变换。 - **glPushMatrix()**：保存当前栈顶矩阵，将其压入栈中，便于后续恢复。 - **glPopMatrix()**：弹出栈顶矩阵，恢复之前的变换状态。 - **glLoadMatrix()**：直接设置栈顶矩阵为给定的矩阵，实现任意变换。 - **glMultMatrix{fd}()**：将给定矩阵与栈顶矩阵相乘，并替换栈顶矩阵。 此外，还介绍了**基本几何变换**，如： - **平移变换**：通过`glTranslatef()`和`glTranslate{fd}()`函数实现物体在空间中的移动。 - **放缩变换**：使用`glScalef()`和`glScale{fd}()`函数对物体进行大小调整。 - **旋转变换**：利用`glRotatef()`和`glRotate{fd}()`函数让物体绕指定轴旋转。 最后，资源简要提及了**视口变换**，它定义了窗口内用于渲染的区域，即视口，可以通过`glViewport()`函数进行设置，视口的定义对图形的最终显示有着直接影响。视口可以是整个窗口，也可以是窗口的一部分，视口变换的本质是确定像素和3D坐标之间的映射关系。