OpenGL三维图形变换详解

"这篇讲义主要探讨了三维图形的变换流程在OpenGL中的应用，涵盖了模型变换、观察变换、投影变换以及窗口至视区的变换。此外，还介绍了OpenGL的基本概念、组成、发展历史、主要特点以及工作顺序。" 在OpenGL中，三维图形的变换流程是渲染复杂场景的关键步骤。首先，进行**模型变换**，它涉及到将几何对象从它们的原始坐标系（模型空间）转换到世界坐标系。这通常通过平移、旋转和缩放等操作实现，使模型在虚拟世界中占据合适的位置和形状。 接着是**观察变换**，也称为视图变换，这一阶段将场景从世界坐标系转换到观察者坐标系。观察者被视为位于特定位置并朝向特定方向，这个过程模拟了我们实际观察物体的方式。 接下来是**投影变换**，它将场景从观察者坐标系转换到投影坐标系，通常采用正交投影或透视投影来模拟物体在二维视口中的远近感。透视投影能产生近大远小的效果，更符合人眼对三维空间的感知。 最后是**窗口至视区的变换**，也称为视口变换，它将投影坐标系中的图像缩放到实际的设备坐标系，也就是屏幕上的像素坐标。这一过程确保了图像能够在有限的显示区域中正确显示，并处理了深度信息，以便正确地处理遮挡关系。 OpenGL是一个强大的图形库，起源于SGI公司的IRIS GL，后来发展成为跨平台的开放标准。它包含大量函数，如glColor3f()用于设置颜色，glTranslate3f()用于平移，以及gluPerspective()用于设置透视投影等。除了基本的OpenGL库，还有提供额外功能的OpenGL实用库（glu）和辅助库（aux），分别用于高级图形处理和窗口管理。 OpenGL的主要特点是其网络兼容性和硬件无关性，允许客户机和服务器分离，以及在不同硬件平台上良好移植应用程序。其工作顺序包括构建几何要素、设置场景和观察点、计算颜色和光照效果，以及执行光栅化，将数学描述转换为屏幕上的像素图像。这一系列步骤共同构成了OpenGL绘制三维图形的基础。