OpenGL 屏幕定位

在绘制任何物体之前，首先要搞清楚屏幕的坐标长度和高度，以方便的准确定位位置。

 

在OpenGL中，有两种不同的投影方式，gluPerspective透视投影和正交投影glOrtho。不同的投影方式，屏幕定位方式也不同

 

先说正交投影，正交投影往往用于2D画面中，更贴近于传统的定位思路。比如说有以下设定：

glOrtho(0, 640, 0, 480, -1, 1);

设定屏幕的左下角为视图的起点坐标，设定640像素为视图整长度，480为整高度。这里，640 × 480就是整体屏幕的逻辑大小

此时，如果想画一个起点为屏幕左下角，长宽等同于整屏幕大小的矩形，就可以如下：

glTranslatef(0.0f, 0.0f, 0.0f).             // 把起点坐标设置为屏幕左下角

     glBegin(GL_QUADS);                      //绘制长宽640×480的矩形glVertex2f(0.0f, 0.0f);glVertex2f(640.0f, 0.0f);glVertex2f(640.0f, 480.0f);glVertex2f(0.0f, 480.0f);

    glEnd();

在正交投影中，定位是通过glTranslatef的，而且，和透视投影不同的是，正交投影中的X,Y长度，是根据glOrtho设定的，矩形的X,Y也要由此设置，而众所周知，在透视投影中，矩形的坐标系长度是从-1到1的。而现在，在上例中，变成了0～640&&0～480。如果想在屏幕中心画一个16×16的矩形，很简单，首先移动到屏幕中心，根据左下角的起点，x,y分别加上16就可以

glTranslatef(320, 240, 0.0f);             //定位到屏幕中心 glBegin(GL_QUADS);                       //绘制16×16矩形 glVertex2f(0.0f, 0.0f); glVertex2f(16.0f, 0.0f); glVertex2f(16.0f, 16.0f); ;glVertex2f(0.0f, 16.0f); glEnd();

总的说来正交投影是典型的2D思维模式，以左下角作为起点，以实际的像素为单位，进行定位和度量。比较容易理解。

 

××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××无敌性感分割线××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××二次元再分割××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

接下来是透视投影，透视投影比较不一样，在绘制任何物体之前，首先要搞明白的一个就是，屏幕的长度和宽度。在透视投影中，屏幕的宽度随着Z轴的值是变化的

假如是以下标准的透视投影设定：

gluPerspective(45.0f,(GLfloat)width/(GLfloat)height, 0.1f,200.0f);

 

在Z=0的时候（默认状态下），屏幕的宽度是（-1， -1） ～ （1， 1）

但实际上，我们在Z=0的状态下画东西，是看不到的，Z轴往往是变成负值。以下是个人在自己机器上不同Z轴的测试，数据并不通用，只是为了说明屏幕宽度是随着Z轴的值而变化

Z = -5。 屏幕大小：（-2.8， -2.1）～（2.8， 2.1）

Z = -12。 屏幕大小：（-6.7， -5.0）～（6.7， 5.0）

 

比如说要在屏幕顶部作画：

z = -5的时候：

glTranslatef(-0.6f, 1.1f, -5.0f); glBegin(GL_QUADS); glVertex2f(0.0f, 0.0f); glVertex2f(1.0f, 0.0f); glVertex2f(1.0f, 1.0f); ;glVertex2f(0.0f, 1.0f); glEnd();

 

z = -12的时候：

glTranslatef(-0.6f, 2.0f, -12.0f); glBegin(GL_QUADS); glVertex2f(0.0f, 0.0f); glVertex2f(3.0f, 0.0f); glVertex2f(3.0f, 3.0f); ;glVertex2f(0.0f, 3.0f); glEnd();

这里面的数据往往都是反复调试得出的

 

 

 

 

影变换是一种很关键的图形变换，OpenGL中只提供了两种投影方式，一种是正射投影，另一种是透视投影。不管是调用哪种投影函数，为了避免不必要的变换，其前面必须加上以下两句：

    glMAtrixMode(GL_PROJECTION);

    glLoadIdentity();

事实上，投影变换的目的就是定义一个视景体，使得视景体外多余的部分裁剪掉，最终图像只是视景体内的有关部分。本节将详细讲述投影变换的概念以及用法。

1 正射投影(Orthographic Projection)

正射投影，又叫平行投影。这种投影的视景体是一个矩形的平行管道，也就是一个长方体，如图所示。正射投影的最大一个特点是无论物体距离相机多远，投影后的物体大小尺寸不变。这种投影通常用在建筑蓝图绘制和计算机辅助设计等方面，这些行业要求投影后的物体尺寸及相互间的角度不变，以便施工或制造时物体比例大小正确。

此种模式下，不需要设定照相机位置、方向以及视点的位置，也就是说不需要gluLookAt函数。

    OpenGL正射投影函数共有两个。

    一个函数是：

void glOrtho(GLdouble left,GLdouble right,GLdouble bottom,GLdouble top, GLdouble near,GLdouble far)

它创建一个平行视景体。实际上这个函数的操作是创建一个正射投影矩阵，并且用这个矩阵乘以当前矩阵。其中近裁剪平面是一个矩形，矩形左下角点三维空间坐标是(left,bottom,-near)，右上角点是(right,top,-near)；远裁剪平面也是一个矩形，左下角点空间坐标是(left,bottom,-far)，右上角点是(right,top,-far)。所有的near和far值同时为正或同时为负。如果没有其他变换，正射投影的方向平行于Z轴，且视点朝向Z负轴。这意味着物体在视点前面时far和near都为负值，物体在视点后面时far和near都为正值。

 

另一个函数是：

void gluOrtho2D(GLdouble left,GLdouble right,GLdouble bottom,GLdouble top)

它是一个特殊的正射投影函数，主要用于二维图像到二维屏幕上的投影。它的near和far缺省值分别为-1.0和1.0，所有二维物体的Z坐标都为0.0。因此它的裁剪面是一个左下角点为(left,bottom)、右上角点为(right,top)的矩形。

 

2 透视投影(Perspective Projection)

透视投影符合人们心理习惯，即离视点近的物体大，离视点远的物体小，远到极点即为消失，成为灭点。它的视景体类似于一个顶部和底部都被切除掉的棱椎，也就是棱台。这个投影通常用于动画、视觉仿真以及其它许多具有真实性反映的方面。OpenGL透视投影函数也有两个，其中函数glFrustum()。

此种情况下，需要用gluLookAt设定照相机位置、照相机方向(一般设置为(0,1,0))、以及视点位置。

 

    这个函数原型为：

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

它创建一个透视视景体。其操作是创建一个透视投影矩阵，并且用这个矩阵乘以当前矩阵。这个函数的参数只定义近裁剪平面的左下角点和右上角点的三维空间坐标，即(left,bottom,-near)和(right,top,-near)；最后一个参数far是远裁剪平面的Z负值，其左下角点和右上角点空间坐标由函数根据透视投影原理自动生成。near和far表示离视点的远近，它们总为正值。

    另一个函数是：

void gluPerspective(GLdouble fovy,GLdouble aspect,GLdouble zNear, GLdouble zFar);

它也创建一个对称透视视景体，但它的参数定义于前面的不同，如图所示。其操作是创建一个对称的透视投影矩阵，并且用这个矩阵乘以当前矩阵。参数fovy定义视野在X-Z平面的角度，范围是[0.0,180.0]；参数aspect是投影平面宽度与高度的比率；参数zNear和Far分别是远近裁剪面到眼睛的距离，它们总为正值。