OpenGL glMatrixMode 帮助

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenGL glMatrixMode 帮助

【英文标题】：OpenGL glMatrixMode help

【发布时间】：2011-03-02 01:58:57

【问题描述】：

我开始在 OpenGL 上做一些工作，我看到了很多调用 glMatrixMode 函数的例子。

根据我收集到的信息，将其设置为 GL_MODELVIEW 或 GL_PROJECTION（等）将激活特定的变换矩阵，并且所有后续调用矩阵变换函数（glTranslatef、glPushMatrix、glLoadIdentity、glLoadMatrix 等）只会影响活动矩阵.

我不明白为什么会有 3 个（在某些情况下是 4 个）不同的矩阵？我应该使用哪一个？ （我可能会得到很多“使用着色器”，但我不能。受学校限制......）我应该什么时候切换并激活不同的矩阵？与只使用一个相比，使用所有这些有什么好处？

感谢您的帮助:)

【参考方案1】：

glMatrixMode 不会“激活”矩阵。 OpenGL 固定管线使用 3 个矩阵（有时是 4 个）：两个负责转换几何，一个负责转换纹理空间（有些实现一个负责颜色调整）。这些矩阵一直在使用。

modelview 矩阵用于移动 geoemtry。由于 OpenGL 没有“摄像头”，因此查看器的定位是通过与“摄像头”的移动相反（=反向）移动所有几何体来定位的。

投影矩阵用于将几何体从模型视图空间转换到剪辑空间，即将转换后的几何体投影到视口中。

纹理矩阵转换纹理坐标。如果 (s,t,r,q) 直接给出这个矩阵的好处，起初并不清楚。但是 OpenGL 也允许从顶点位置生成纹理坐标。这与纹理矩阵一起允许实现投影纹理。

color 矩阵很少使用，甚至不是在所有实现中都可用（它是扩展的一部分）。如果可用，它会转换传入的顶点颜色。既然没有隐式颜色生成器，那有什么用呢？好吧，它可以用来在线性色彩空间之间进行转换，例如RGB->XYZ 或任何其他可以表示为标量矩阵的颜色空间转换。这些天没有人使用颜色矩阵，着色器做得更好。

glMatrixMode 在那里，所以没有功能膨胀。否则你需要：

glModelviewLoadIdentity
glModelviewLoadMatrix
glModelviewMultMatrix
glModelviewRotate
glModelviewTranslate
glModelviewScale
glModelviewPushMatrix
glModelviewPopMatrix

glProjectionLoadIdentity
glProjectionLoadMatrix
glProjectonMultMatrix
glProjectionRotate
glProjectionTranslate
glProjectionScale
glProjectionPushMatrix
glProjectionPopMatrix

等等。你也不能在投影和纹理矩阵中使用像 glFrutum 这样的函数。你也需要其中两个。

最后但并非最不重要的一个重要提示。设置视口和投影矩阵属于渲染功能。您将在那里看到的大多数教程都将它们放在窗口大小调整处理程序中，这是完全错误的地方。不要模仿这种坏习惯。

【讨论】：

连红皮书都在resize函数中设置视口和投影矩阵。

@Derek：是的，我知道，还有其他一些不好的做法；我不再将红皮书视为有价值的学习资源。一旦您想引入 HUD 或画中画，您必须将视口和投影设置移动到显示功能，它们在重塑处理程序中完全没用。

【参考方案2】：

如果您使用固定功能管道（即“无着色器”），您将使用所有这些。实际上，您也可以将它们与着色器一起使用，但在这种情况下您将自己实现它们。

OpenGL 的这一部分一开始可能很难掌握，尽管它实际上很简单。当您选择特定矩阵时，这不会打开或关闭任何东西。它所做的只是让 glTranslatef 等函数与您选择的一个特定矩阵一起工作。

OpenGL 在任何地方都以同样的方式工作（直接状态访问除外），例如纹理和缓冲区。

编辑：至于为什么有几个矩阵，它们都做不同的事情。您的模型通常在它们的“自己的空间”中，这意味着它们需要以某种方式转移到“世界”，方法是适当地缩放它们并将它们转换到正确的位置。然后一切（整个“世界”）都需要根据你的“眼睛位置”以某种方式进行转换，并且必须转换为“标准化”剪辑空间，因为这样才能以最有效的方式实现硬件方式等等等等。

所有这些矩阵通常相乘在一起（您不知道会发生这种情况）。如果您在 Google 上搜索 opengl 转换管道，您将获得很多很好的资源来解释当详细，例如this。

或者，阅读规范（在 opengl.org 上免费提供），它包含关于所有看似复杂的矩阵内容的意图的非常明确的（并且在我看来很简单）信息。

【讨论】：

他们不做不同的事情。它们都用于乘以顶点位置。只是通常需要进行不同的逻辑分组转换，因此不同的矩阵被赋予名称而不是FIRST_TRANSFORMATION、SECOND_TRANSFORMATION、THIRD_TRANSFORMATION。

【参考方案3】：

您可能只使用一次glMatrixMode(GL_PROJECTION)，然后使用gluPerspective()（或者glOrtho()），这样您就可以设置投影的完成方式。设置好后改变视角并不常见。

然后您更改为GL_MODELVIEW 并使用它来旋转/平移/缩放东西。两个矩阵都用于重新渲染，屏幕上的最终位置 = GL_PROJECTION * GL_MODELVIEW * 你的顶点。但由于 GL_MODELVIEW 应该比 GL_PROJECTION 更频繁地更改，因此它们被规范分开。

【参考方案4】：

这是因为矩阵乘法不可交换。如果您只有一种矩阵模式，那么新的转换总是会发生在所有现有的转换之后，这并不总是可取的。

通过为每个几何图形保留几个有效地相乘的矩阵，例如具有渲染对象不同位的平移和视点转换，并且能够相互独立地调整它们。