SharpGL学习笔记(六) 裁剪变换

在OpenGL中,除了视景体定义的6个裁剪平面(上下左右前后)外, 用户还可以定义一个或者多个附加的裁剪平面,以去掉场景中无关的目标.

附加平面裁剪函数原型如下:

ClipPlane(OpenGL.GL_CLIP_PLANEi, double[] equation);

equation是一个拥有4个系数的数组, 它定义一个裁剪平面。equation参数指向平面方程Ax + By + Cz + D = 0的4个系数。

equation=（0，-1，0,0），前三个参数（0，-1,0）可以理解为法线向下，只有向下的，即Y<0的才能显示，最后一个参数0表示从z=0平面开始。这样就是裁剪掉上半平面。

相应的equation=（0,1,0,0）表示裁剪掉下半平面，

equation=（1,0,0,0）表示裁剪掉左半平面，

equation=（-1,0,0,0）表示裁剪掉右半平面，

equation=（0,0,-1,0）表示裁剪掉前半平面，

equation=（0,0,1,0）表示裁剪掉后半平面

上几节,讨论过透视投影和正射投影, 它们构成两种视景体, 本身包含了裁剪功能, 这个附加的裁剪功能如下图所示:

示意图可能有些不太直观, 笔者先引用3dsmax的裁剪效果, 让大家对所谓的裁剪的效果有个主观印象.

在3dsmax中, 摄像机有一个剪切平面的选项, 勾选后可以设定近距剪切的位置(左视图那条倾斜的红色线条就是近距剪切线的位置,它的位置是85.493), 设置一个值后, 看到如下图所示的裁剪的效果.

如果你移动摄像机的位置, 那么剪切的位置会随之改变.

在OpenGL中, 经笔者测试, 发现视点变换并不会影响裁剪结果, 反而是模型的几何变换(移动,旋转,缩放) 影响裁剪结果.

我们以代码来说明这个ClipPlane()函数的用法, 先上代码:

  1 using System;
  2 using System.Collections.Generic;
  3 using System.ComponentModel;
  4 using System.Data;
  5 using System.Drawing;
  6 using System.Linq;
  7 using System.Text;
  8 using System.Windows.Forms;
  9 using SharpGL;
 10 
 11 namespace clipPlane
 12 {
 13 
 14     public partial class SharpGLForm : Form
 15     {
 16 
 17         public SharpGLForm()
 18         {
 19             InitializeComponent();
 20         }
 21 
 22         private void openGLControl_OpenGLDraw(object sender, PaintEventArgs e)
 23         {
 24             OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
 25             gl.Clear(OpenGL.GL_COLOR_BUFFER_BIT | OpenGL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 26             gl.LoadIdentity();
 27 
 28             double[] eqn = new double[4] { 1f, 0f, 0f, 0f };
 29 
 30             gl.Color(1.0, 1.0, 1.0);
 31 
 32             gl.PushMatrix();
 33             {
 34                 gl.Translate(-2, -2, -3);
 35                 gl.Rotate(-90.0, 1.0, 0.0, 0.0);
 36                 drawSphere(gl);
 37             }
 38             gl.PopMatrix();
 39 
 40             gl.PushMatrix();
 41             {
 42                 //gl.ClipPlane(OpenGL.GL_CLIP_PLANE0, eqn);
 43                 //gl.Enable(OpenGL.GL_CLIP_PLANE0);
 44                 drawGrid(gl);
 45             }
 46             gl.PopMatrix();
 47 
 48             gl.Flush();
 49         }
 50 
 51         private void openGLControl_OpenGLInitialized(object sender, EventArgs e)
 52         {
 53             OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
 54             gl.ClearColor(0, 0, 0, 0);
 55         }
 56 
 57         private void openGLControl_Resized(object sender, EventArgs e)
 58         {
 59 
 60             OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
 61             gl.MatrixMode(OpenGL.GL_PROJECTION);
 62             gl.LoadIdentity();
 63             gl.Perspective(60.0f, (double)Width / (double)Height,1, 100.0);
 64             gl.LookAt(0, 5, 10, 0, 0, 0, 0, 1, 0);
 65             gl.MatrixMode(OpenGL.GL_MODELVIEW);
 66         }
 67 
 68         void drawSphere(OpenGL gl)
 69         {
 70             //画二次曲面球体绘制过程
 71             gl.PushMatrix();
 72             gl.Translate(2f, 1f, 2f);
 73 
 74             //绘制二次曲面
 75             var sphere = gl.NewQuadric();
 76             //设置二次却面绘制风格。gluQuadricDrawStyle。一般都是选用GLU_FILL风格，采用多边形来模拟
 77             gl.QuadricDrawStyle(sphere, OpenGL.GLU_LINE);
 78             //设置法线风格。gluQuadricNormals。一般都是使用GLU_SMOOTH风格，对每个顶点都计算法线向量，是默认方式
 79             gl.QuadricNormals(sphere, OpenGL.GLU_SMOOTH);
 80             //设置二次曲面的绘制方向。gluQuadricOrientation。一般使用GLU_OUTSIDE, 按照所有的法线都指向外面的方式绘制。是默认方式
 81             gl.QuadricOrientation(sphere, (int)OpenGL.GLU_OUTSIDE);
 82             //设置纹理。gluQuadricTexture。设置是否自动计算纹理。默认是GLU_FALSE。当需要使用纹理时应修改为GLU_TRUE.
 83             gl.QuadricTexture(sphere, (int)OpenGL.GLU_FALSE);
 84 
 85             gl.Sphere(sphere, 3f, 20, 10);
 86             gl.DeleteQuadric(sphere);
 87             gl.PopMatrix();
 88         }
 89 
 90         void drawGrid(OpenGL gl)
 91         {
 92             //绘制栅格线过程
 93             gl.PushAttrib(OpenGL.GL_CURRENT_BIT);  //保存当前属性
 94             gl.PushMatrix();                        //压入堆栈
 95             gl.Translate(0f, 0f, 0f);
 96             gl.Color(0f, 0f, 1f);
 97 
 98             //在X,Z平面上绘制网格
 99             for (float i = -50; i <= 50; i += 1)
100             {
101                 //绘制线
102                 gl.Begin(OpenGL.GL_LINES);
103                 //X轴方向
104                 gl.Vertex(-50f, 0f, i);
105                 gl.Vertex(50f, 0f, i);
106                 //Z轴方向 
107                 gl.Vertex(i, 0f, -50f);
108                 gl.Vertex(i, 0f, 50f);
109                 gl.End();
110             }
111             gl.PopMatrix();
112             gl.PopAttrib();
113         }
114 
115 
116 
117     }
118 }