opengl 投影 glOrtho gluPerspective gluLookAt 转载不同作者的理解(opengl 投影矩阵)

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1.

这由于正投影的逻辑宽度在前,后,顶,底,左,右都是相等的. 正投影往往适用与CAD, 文本,建筑绘图,2D游戏等用3D来描绘2D的处理,关键代码:

void glOrtho(double left, double right, double bottom, double top, double near_val, double far_val);

//这里注意是 GL 的函数, glOrtho更像是设置平面的坐标系统

//left是左坐标,right是右坐标,bottom是底坐标,top是顶坐标,near_val是近可视,far_val是远可视

透视投影则执行透视除法,对距离观察者较远的物体矩阵进行缩短和收缩.在投影到屏幕后,可视区域后端和前端的可视宽度不同.所以透视投影更适用于3D场景.例如3D游戏,关键代码:

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

//这里注意是 GLU 的函数,gluPerspective像是设置摄像机,也像人的&#;睛

//fovy为可视角度,aspect宽高比例,zNear近可视,zFar是远可视

一般来说透视投影会配合

glu.gluLookAt(0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 1.0, 0.0);

使用,原形为

public void gluLookAt(double eyeX, double eyeY, double eyeZ, //表示&#;睛的坐标

double centerX, double centerY, double centerZ, //&#;睛看向哪个点

double upX, double upY, double upZ) ; //角度宽度,一般为0,1,0

在不使用 gluLookAt 的情况下,系统默认&#;睛(摄像机)在原点,也就是(0,0,0)点,向着负Z轴方向看,那么&#;睛看向的反方向就是正Z轴方向

简单比喻就是gluPerspective设置&#;睛的性能 , gluLookAt 设置&#;睛的位置和视觉方向.

2. gluLookAt ( eyex, eyey, eyez, centerx, centery, centerz, upx, upy, upz);

void glOrtho ( left, right, bottom, top, zNear, zFar);

正投影的视景体是这么定义的：

仅以eye，center和up为参考点的长方体。这里Ortho的6个参数均自带正负号。

例子： eye = [ , 0, 0 ] ，center=[ , 0, -1 ]说明从eye看向center点，up=[ 0, 1, 0 ] glOrtho ( -, , 0, , , )，表示的视景体是[ , ]*[ 0, ]*[ -, - ]。注意到本例中eye并不在视景体里面。

红点是eye，蓝色箭头是看的方向（也就是center-up），视景体是ABCDEFGH，最后在屏幕上显示的是将EFGH面压向ABCD（就是说是从ABCD面看向这个视景体）。

再给几个例子。eye = [0,0,0]，center = [1,1,0]，up = [ -1, 1, 0]，glOrtho = [ -, , -, , -5, 5 ]

eye在原点，看向center这个点,头顶朝up。那么ABCDEFGH为视景体，EFGH是left面，ABCD是right面，ABFE是zNear面，DCGH是zFar面，BCGF是bottom面，ADHE是top面。ABDC在 z = ，EFGH在 z = - ， ABFE和DCGH都垂直于center-eye这个向量。最后在显示器上的是从ABFE看这个视景体，即将DCGH压向ABFE。

对于上面的例子，仅将center改成(-1, -1, 0)，即与图中的center方向相反，则EFGH是right面，ABCD是left面，ABFE是zFar面，DCGH是zNear面，BCGF是bottom面，ADHE是top面

以上，知道怎么定义视景体了：假设人站在eye处，&#;睛看向center这个点，头顶朝着up这个点。这3个&#;固定后你的头也就完全固定住了。left和right分别确定了头左右2边范围，注意，头左边的&#;是负的！也就是说，如果left= -，right=表示从头左边到头右边的范围，但是当left=5，right=，表示的却是头右边5到的范围。bottom和top表示头下方和上方的范围，bottom = -, top=，说明从头下面到头上面，bottom = 5, top=，表示头上面5到。zNear和zFar表示头（&#;睛）后前的范围，zNear = -, zFar=，表示从&#;睛后面到&#;睛前面，zNear = 5, zFar=，表示从&#;前5到。注意，上面的顺序都可以交换，比如left=5，right=和left=，right=5，表示的左右范围都是一样的，并且这个改变不会影响你的观察结果，但是！建议按从左到右，从下到上，从后到前的顺序。最终的观察方向是由LookAt函数决定，Ortho只是在LookAt给定的条件下创建可视区域（视景体）。

gluPerspective也和上面的Ortho差不多。gluPerspective( fovy, aspect, zNear, zFar )，他和Ortho不同的是zNear和zFar必须大于0，也就是说在LookAt条件下（如不显示调用，仍有默认&#;），只能是在&#;睛前面的视景体，不能裁剪到&#;睛后面，至于zNear和zFar是否一定要求 Near > Far 这个我没试过，但是在编程的时候还是这么认为吧，免得出错。

注意：

1、GL编程中，有这样的要求：视点变换在模型变换之前指定，但投影变换和视口变换可以在绘图之前的任意时候指定。世界坐标系中v点由3D到2D（这里2D不是屏幕坐标，若到屏幕还要经过视口变换）是经过变换：ProjectinMatrix * ModelViewMatrix * v，LookAt是ModelViewMatrix一部分，Ortho和Perspective都是ProjectinMatrix的一部分。

3. gluPerspective( GLdouble fovy, GLdouble aspect, GLdouble zNear, GLdouble zFar )

near 和 far 决定了投影参考点与裁剪窗口的距离，fovy决定了裁剪窗口的高度，还有个参数 aspect 确定了裁剪窗口的长宽比例。

所以fovy越大，裁剪窗口越大，相对的裁剪窗口中的物体就越小。

void gluLookAt(GLdouble eyex,GLdouble eyey,GLdouble eyez,GLdouble centerx,GLdouble centery,GLdouble centerz,GLdouble upx,GLdouble upy,GLdouble upz);

在现场可见卷是由两截断金字塔浅蓝色飞机包围。

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