简单理解OpenGL模型视图变换

时间：2023-02-05 05:56:31

前几天学习了OpenGL的绘图原理（其实就是坐标的不停变换变换），看到网上有个比较好的例程，于是学习了下，并在自己感兴趣的部分做了注释。

首先通过glMatrixMode(GL_MODELVIEW)设置当前操作的矩阵为模型视图矩阵，然后通过glPushMatrix()和glPopMatrix()函数对矩阵进行压栈出栈操作。

对矩阵进行压栈操作实际上是将当前的模型视图矩阵保存起来，相当于：我对一份代码或者数据进行修改，我对代码或者数据改来改去之后不想再啰啰嗦嗦麻麻烦烦的“逆操作”恢复代码或者数据的原貌，很简单，在操作代码或者数据之前先备份一下。

对矩阵进行出栈操作就是恢复栈顶矩阵对应的模型视图状态。相当于：我在操作一份代码或者数据前，先备份了它，现在我操作完达到我想要的效果了； 接下来我要基于原代码或者原数据进行其他操作，怎么办？恢复之前备份的数据呗。

当然，我不仅可以保存初始模型视图矩阵（对它进行压栈），而且还可以保存任何阶段的模型视图矩阵（只要有必要）。

代码基于传统的OpenGL，参照工程的附加依赖项就知道我用的是哪个版本了：glaux.lib;glu32.lib;opengl32.lib;glut32.lib;glut.lib;

代码如下：

#include <GL/glut.h>

void init(void)
{
    glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 0.0);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    gluOrtho2D(-5.0, 5.0, -5.0, 5.0);  // 设置显示的范围是X:-5.0~5.0, Y:-5.0~5.0
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);  // 设置当前操作的矩阵为“模型视图矩阵”
}

void drawSquare(void)  // 绘制中心在原点，边长为2的正方形
{
    glBegin(GL_POLYGON);

    glVertex2f(-1.0f, -1.0f);  // 左下点
    glVertex2f(1.0f, -1.0f);  // 右下点
    glVertex2f(1.0f, 1.0f);  // 右上点
    glVertex2f(-1.0f, 1.0f);  // 左上点

    glEnd();
}

void myDraw(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);  // 清空

    // 将坐标原点移动到屏幕中心  类似于复位
    glLoadIdentity();

    // 压栈  栈顶为屏幕中心的模型视图矩阵
    glPushMatrix();

    // 移动坐标原点
    glTranslatef(0.0f, 2.0f, 0.0f);
    // 三个参数依次为模型在x,y,z轴方向的缩放比
    // 参数也可取负数，也可以理解为先关于某轴翻转180°，再缩放；
    glScalef(3.0, 0.5, 1.0);
    // 设置要使用的颜色  R、G、B  这里为红色
    glColor3f(1.0, 0.0, 0.0);
    drawSquare();

    // 出栈  恢复为原始模型视图矩阵
    glPopMatrix();

    // 压栈  栈顶为原始模型视图矩阵
    glPushMatrix();

    glTranslatef(-3, 0.0, 0.0);

    // 压栈  栈顶为中间左菱形（-3， 0， 0）的模型视图矩阵
    glPushMatrix();

    // 符合右手定则  (0.0, 0.0, 1.0)为绕着Z轴
    // +45.0代表右手定则按照Z轴的正向（从里到外）握，即逆时针方向
    glRotatef(45.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    glColor3f(0.0, 1.0, 0.0);
    drawSquare();  // 左边菱形

    // 出栈  恢复为中间左菱形模型视图矩阵
    glPopMatrix();

    glTranslatef(3.0, 0.0, 0.0);

    // 压栈  经过坐标变换当前为屏幕中心了  栈顶为为屏幕中心模型视图矩阵
    glPushMatrix();

    glRotatef(45.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    glColor3f(0.0, 0.7, 0.0);
    drawSquare();  // 中间菱形

    // 出栈  恢复为屏幕中心模型视图矩阵
    glPopMatrix();

    glTranslatef(3.0, 0.0, 0.0);

    // 压栈  栈顶为中间右菱形的模型视图矩阵
    glPushMatrix();

    glRotatef(45.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    glColor3f(0.0, 0.4, 0.0);
    drawSquare();  // 右边菱形

    // 出栈  恢复中间右菱形的模型视图矩阵
    glPopMatrix();

    // 出栈  恢复屏幕中心模型视图矩阵
    glPopMatrix();

    glTranslatef(0.0, -3.0, 0.0);
    glScalef(4.0, 1.5, 1.0);
    glColor3f(0.0, 0.0, 1.0);
    drawSquare();  // 下面蓝色矩形

    glFlush();
}

void main(int argc, char** argv)
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);
    glutInitWindowPosition(0, 0);
    glutInitWindowSize(600, 600);
    glutCreateWindow("几何变换函数综合示例");

    init();
    glutDisplayFunc(myDraw);
    glutMainLoop();
}

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