OpenGL中的投影使用

在OpenGL中，投影矩阵指定了可视区域的大小和形状。对于正投影与透视投影这两种不同的投影类型，它们分别有各自的用途。

正投影

它适用于2D图形，如文本、建筑画图等。在它的应用场合，我们希望在屏幕上展示准确的物体大小和度量。

透视投影

它使用透视除法，对距离观察者较远的物体进行缩短和收缩。由于可视区域前端和后端的宽度度量方法并不同样，导致两个逻辑大小同样的物体，当它们分别位于可视区域的前面和后面时，前者看上去要比后者大一些。

下图展示了平截头体（frustum）所定义的透视投影，它的观察方向是从狭窄端到宽阔端。工具函数gluPerspective能够方便的定义一个平截头体：

void gluPerspective（GLdouble fovy， GLdouble aspect， GLdouble near， GLdouble far）；

參数 fovy表示垂直方向的视野角度，aspect表示宽度与高度的纵横比，near与far表示近端和远端裁剪平面之间的距离。

以下的代码设置使用了透视投影，展示了一个由太阳（黄色）、地球（红色）、月亮（灰色）三者构成的运动系统。这是一个经典的嵌套变换的样例，我们使用矩阵堆栈将一个物体依据还有一个物体进行变换，执行结果如图所看到的：

/* 程序清单 4-3

* 2014/5/18

*/

#include <glut.h>

#include <math.h>

// 旋转的步进值

static float fMoonRot =0.0f;

static float fEarthRot= 0.0f;

// 设置渲染状态

void SetupRC()

{

// 设置清除窗体的颜色（黑色背景）

glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

// 设置画图颜色为绿色

glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);

// 打开深度測试

glEnable(GL_DEPTH_TEST);

}

// 绘制场景（显示回调函数）

void RenderScene()

{

// 用当前的清除颜色清除窗体

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT |GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

// 保存矩阵状态（模型视图矩阵）

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

glPushMatrix();

// 平移坐标系，注意是相对于视觉坐标的位置

glTranslatef(0.0f, 0.0f, -300.0f);

// 绘制太阳

glColor3ub(255, 255, 0);

glutSolidSphere(15.0f, 15, 15);

// 旋转坐标系，累加效果

glRotatef(fEarthRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);

// 绘制地球

glColor3ub(255, 0, 0);

// 平移坐标系，累加效果

glTranslatef(105.0f, 0.0f, 0.0f);

// 设置地球的旋转步进

fEarthRot += 5.0f;

if(fEarthRot > 360.0f) {

fEarthRot = 0.0f;

}

glutSolidSphere(15.0f, 15, 15);

// 绘制月球

glColor3ub(200, 200, 200);

// 旋转坐标系，累加效果

glRotatef(fMoonRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);

// 平移坐标系，累加效果

glTranslatef(30.0f, 0.0f, 0.0f);

// 设置月亮的旋转步进

fMoonRot += 15.0f;

if(fMoonRot > 360.0f) {

fMoonRot = 0.0f;

}

glutSolidSphere(6.0f, 15, 15);

// 恢复矩阵状态（当前坐标系与视觉坐标重合）

glPopMatrix();

// 交换缓冲区，显示画面

glutSwapBuffers();

}

// 当窗体大小改变时由GLUT函数库调用

void ChangeSize(GLsizei w, GLsizei h)

{

// 窗体的纵横比

GLfloat fAspect;

// 防止被0除

if (0== h) {

h = 1;

}

// 将视口设置为窗体的大小

glViewport(0, 0, w, h);

// 计算窗体的纵横比

fAspect = (GLfloat)w / (GLfloat)h;

// 设置当前操作的矩阵为投影矩阵

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

glLoadIdentity();

// 定义平截头体， 45度视野，近、远平面为1.0和425.0

gluPerspective(45.0f,fAspect, 1.0, 425.0);

// 设置当前操作的矩阵为模型视图矩阵

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

glLoadIdentity();

}

// 计时器函数，每秒触发10次窗体重绘事件

void TimerFunc(intvalue)

{

glutPostRedisplay();

glutTimerFunc(100, TimerFunc, 1);

}

int main(int argc,char *argv[])

{

// 传递命令行參数，并对GLUT函数库进行初始化

glutInit(&argc, argv);

// 设置创建窗体时的显示模式（双缓冲区、RGB颜色模式）

glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGB);

// 设置窗体的初始大小

glutInitWindowSize(480, 320);

// 创建窗体

glutCreateWindow("Bounce");

// 设置显示回调函数

glutDisplayFunc(RenderScene);

// 设置当窗体的大小发生变化时的回调函数

glutReshapeFunc(ChangeSize);

// 设置计时器函数

glutTimerFunc(100, TimerFunc, 1);

// 设置渲染状态

SetupRC();

// 启动GLUT框架的执行，一经调用便不再返回，直到程序终止

glutMainLoop();

return0;

}