OpenGL三维编程：从成像原理到程序设计

"这篇资源主要介绍了三维成像原理以及如何使用OpenGL进行三维程序设计。" 在计算机图形学中，三维成像是构建虚拟现实的关键技术。简单来说，它涉及到将三维空间中的物体转换为屏幕上的二维图像。在描述的三维成像原理中，提到的模型是一个基础的相机模型。相机位于某个位置，对准一个物体，底片（或相当于现代数字设备的传感器）捕捉到的像是物体经镜头折射后的投影。通过这个模型，我们可以计算出像的高度H，如公式所示：H = d * y / x，其中d是相机到物体的距离，y是物体在垂直方向上的高度，x是物体在水平方向上的宽度。 OpenGL是一个强大的图形库，用于在各种操作系统上创建复杂的三维图形。在OpenGL中，我们首先需要理解三维绘图程序的本质。这些程序基于物体的三维坐标生成二维图像。它们在逻辑上和视觉上都是三维的，但最终绘制的结果是二维的，这是因为它们在屏幕上呈现出来。基本的绘制单元是点，而复杂的形状通常由多个点组成的三角形来表示。 要编写一个OpenGL三维程序，我们需要完成以下几个步骤： 1. **设置相机**：定义相机的位置、朝向、焦距以及可视范围，这决定了用户将从哪个角度看到物体。 2. **设置物体**：给每个物体分配几何坐标和颜色，以便在屏幕上渲染。 3. **设置环境**：包括光照条件，这会影响物体的外观，使其更具真实感。 传统的Windows图形设备接口（GDI）无法直接处理三维图形。为了在GDI中实现三维效果，我们需要建立一个三维成像模型，并将三维坐标转换为二维坐标。这通常涉及到将三维点集合表示为矩阵，然后通过一个转换矩阵（如2x3的矩阵B）将这些点映射到二维平面上。 例如，一个由三个点构成的三角形（1，2，1），（3，2，1），（3，1，2）可以表示为一个矩阵，然后通过一个合适的转换矩阵B进行变换，从而得到在屏幕上绘制的二维坐标。这样的过程可以扩展到更复杂的形状，通过将它们分解为多个三角形来处理，利用“三点共面”的几何特性。 OpenGL为开发者提供了一个强大的工具集，使得创建复杂、交互式的三维场景成为可能。通过理解和应用三维成像原理，以及掌握OpenGL的编程技巧，可以创造出逼真的虚拟世界。