OpenGl從零開始之坐標變換（下）

　　這節主要來理解投影變換和視口變換的使用。

 

1、正射投影：glOrtho

函數原型：

void glOrtho(GLdouble left,GLdouble right,GLdouble bottom,GLdouble top, GLdouble near,GLdouble far)；
//left和right：矩形視景體的左右平面，之間的距離為“寬”
//bottom和top：矩形視景體的上下平面，之間的距離為“高”
//near和far：矩形視景體的前后平面，之間的距離為“深度”

void gluOrtho2D(GLdouble left,GLdouble right,GLdouble bottom,GLdouble top)；//同glOrtho一樣，只不過物體的Z軸坐標為0，缺省的近遠平面距離為-1和1

*注意：和glFrustum中的近遠平面距離的含義不同：

　　glFrustum中的近遠平面距離：視點到近、遠平面的距離，只考慮距離，不考慮方向，所以必須是正的。

　　glOrtho中的近遠平面距離：距離視點前后的距離，即視點可以在視景體內部（不可以設在物體內部），（-1,10），近平面在視點的后面1單位的距離，遠平面在視點前方10單位距離

void myDisplay(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glColor3f(0,1,0);

    //glMatrixMode(GL_PROJECTION);下面的函數自動做了矩陣變換，這里可以不寫
    glOrtho(-1,1,-1,1,-1,15);//視點在原點，而物體位移到-10處，為了能夠看到物體，視景體就必須包含住物體，所以設置15

    //glMatrixMode(GL_MODELVIEW);下面的函數自動做了矩陣變換，這里可以不寫
    glTranslatef(0,0,-10);

    glutWireTeapot(1);

    glFlush();
}

 

2、透視投影：glFrustum

函數原型：

void glFrustum(GLdouble left,GLdouble Right,GLdouble bottom,GLdouble top, GLdouble near,GLdouble far);

left, right：裁剪窗口左右邊界的平面距離，距離（視點與物體連線：中心線）的兩側距離。左右邊界決定了視口的寬。

bottom, top：裁剪窗口下上邊界的平面距離，距離（視點與物體連線：中心線）的上下距離。上下邊界決定了視口的高。

znear, zfar：視點到近、遠平面的距離，必須是正的。

由於使用的不多，所以直接看效果變換。

（1）近平面距離為0

void myDisplay(void)
{
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
    {
        //透視投影，通過參數GL_PROJECTION，將矩陣轉為投影矩陣，然后設置系數，調節投影
        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
        glFrustum(-1,1, -1,1, 0,2);//前四個變量控制棱台的寬高，寬:2，高:2 ，后兩個調節遠近。

        //模型變換，由於默認視點和模型都在原點，所以如果不設置模型移動，則視點在模型內部中心處，投影不能看到模型的整體
        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);//可以不寫，轉換函數內部已轉換矩陣模式
        glTranslatef(0,0,-1);
        glutWireSphere(0.5,20,20);
    }
    glFlush();
}

（2）改變寬和高

glFrustum(-1,0,  -1,1, 1,2);//寬:1,高:2, "右半部分不顯示==視線左移1",若近平面的距離為0,此時成像固定，其他參數調節不起作用。

右半部分不顯示==視線左移1

（3）調節遠近

glFrustum(-1,1,  -1,1, 0.5,2);//近平面的距離為0.5：由於之前物體距離視點的距離為1，所以只能在0~1之間變化

glFrustum(-1,1,  -1,1, 0.2,2);//近平面的距離為0.2：由於之前物體距離視點的距離為1，所以只能在0~1之間變化

 

3、透視投影：gluPerspective

函數原型：

void gluPerspective(GLdouble fovy,GLdouble aspect,GLdouble zNear, GLdouble zFar);
//fovy：  指定視景體的視野的角度，以度數為單位，x、z平面張開的角度，比喻人眼的余光的范圍。角度變小好比“眯眼”時，視野收縮到正前方，此時看到的物體會變小，距離會拉遠。
//aspect：指定你的視景體的寬高比,影響投影圖像的寬高比例
//zNear： 指定觀察者到視景體的最近的裁剪面的距離（必須為正數）
//zFar：  指定觀察者到視景體的最遠的裁剪面的距離（必須為正數）

個人的理解：投影成像與圖中是一個反過程，圖中是向外放大到熒幕上，而視覺里則是逆向過程，匯聚成像。

void myDisplay(void)
{
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
    {
        //透視投影，通過參數GL_PROJECTION，將矩陣轉為投影矩陣，然后設置系數，調節投影
        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
        gluPerspective(150,1,0,100);

        //模型變換，由於默認視點和模型都在原點，所以如果不設置模型移動，則視點在模型內部中心處，投影不能看到模型的整體
        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
        glTranslatef(0,0,-1);
        glutWireSphere(0.5,20,20);
    }
    glFlush();
}

 

（1）先看角度的變化效果

直接修改上面代碼中的gluPerspective(150,1,0,100)，第一個參數代表實現張開的角度。

借用一篇博客中對這部分的理解：http://blog.csdn.net/shuaihj/article/details/7228575

我們眯眼時，視線張開的角度小，看到前方的物體就會更清晰，類似小孔成像、望遠鏡或者相機聚焦的感覺，成像的物體會拉近，顯示比較大。當睜大眼睛時，我們的視野變大，發散，物體在視野內的變小，或者說眼大無神-_-。

gluPerspective(55,1,0,100);

gluPerspective(15,1,0,100);

gluPerspective(170,1,0,100);

（左邊：55° ，中間：15° 右邊：170°）

（2）再看距離的變化效果

物體的位置不動時，投影的成像結果是由角度決定的，視野角度固定，那么結果是不變的。這點與glFrustum不一樣，更側重於用角度來控制成像。

需要注意的是，最近的平面：zNear，一定要在視點和物體之間，否則是無法成像的。