OpenGL图形库：基本几何变换详解

"本讲义主要介绍OpenGL的基本几何变换，包括平移、放缩和旋转变换，并简要概述了OpenGL的基本概念、组成、特点及其工作顺序。" 在三维计算机图形学中，OpenGL是一个广泛使用的图形库，它提供了一种跨平台的方式来创建高质量的三维图像。OpenGL库包含了丰富的函数，允许开发者进行图元生成、几何变换、投影、光照和光栅化等一系列图形处理任务。 1. 平移变换： 平移变换是将几何对象沿指定的x、y、z轴移动。在OpenGL中，这个操作通过`glTranslatef`函数实现，接受三个参数，分别代表在三个轴上的位移量。例如，`glTranslatef(1.0, 2.0, 3.0)`将当前坐标系中的所有对象整体向右移动1个单位，向上移动2个单位，向前移动3个单位。 2. 放缩变换： 放缩变换用于改变物体的大小，可以独立地在x、y、z轴上进行。`glScalef`函数执行这个操作，其参数表示各轴上的缩放因子。例如，`glScalef(2.0, 0.5, 1.5)`会将物体在x轴放大两倍，y轴缩小一半，z轴保持不变。 3. 旋转变换： 旋转变换是围绕一个轴进行的，可以理解为物体绕着一个固定点转动。`glRotatef`函数负责这个任务，需要提供旋转角度和旋转轴的方向向量。例如，`glRotatef(45.0, 1.0, 0.0, 0.0)`会让物体绕x轴顺时针旋转45度。 除了基本的几何变换，OpenGL还包括了更多高级功能。OpenGL实用库（GLU）提供了额外的43个函数，如`gluPerspective`用于设置透视投影，而辅助库（AUX）则包含31个函数，帮助开发者管理窗口系统。 OpenGL的主要特点包括其网络工作能力，允许客户机/服务器模式，支持不同类型的计算机间交互；它是硬件无关的，确保了良好的移植性；并且它的工作流程包括构建几何元素、定位、计算颜色、光栅化等步骤，这使得开发者能够构建复杂的3D场景。 在OpenGL的工作顺序中，首先构建几何对象，然后确定观察位置，计算颜色（考虑光照和纹理），最后将这些信息转换为屏幕像素，可能还会涉及消隐和像素操作。通过这样的流程，OpenGL可以生成逼真的三维图形，广泛应用于游戏开发、科学可视化和工程设计等领域。