opengl两种投影类型

Posted 2020-09-21 匿名者2

openGL两种投影方式

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投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*行投影。这种投影的视景体是一个矩形的*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*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*裁剪*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*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*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*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*裁剪*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*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*，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*面的角度，范围是[0.0,180.0]；参数aspect是投影*面宽度与高度的比率；参数zNear和Far分别是远*裁剪面到眼睛的距离，它们总为正值。