（每次调用 glTranslate 在模型视图矩阵上都是累积的）这是啥意思以及如何禁用此功能？

Posted 2023-02-22

【中文标题】（每次调用 glTranslate 在模型视图矩阵上都是累积的）这是啥意思以及如何禁用此功能？

【英文标题】：(each call to glTranslate is cumulative on the modelview matrix) what does it mean and how to disable this feature?（每次调用 glTranslate 在模型视图矩阵上都是累积的）这是什么意思以及如何禁用此功能？

【发布时间】：2013-08-27 16:05:20

【问题描述】：

学习OpenGL SuperBible fram Addison-Wesley这本书，我读到：每次调用 glTranslate 在模型视图矩阵上都是累积的 这是什么意思？ 是否意味着例如这段代码：

glTranslatef(2.0,3.0,0);
glTranslatef(4.0,5.0,0);  

首先将原点上的对象移动到点(2,3,0)，然后将其从(2,3,0) 转换为(2+4,3+5,0+0) = (6,8,0)，而不是再次从原点？

glScalef 和 glRotatef 也是这样吗？ 例如这段代码：

glScalef(2.0,3.0,4.0);
glScalef(3.0,4.0,5.0);  

首先将1x1x1 长方体转为2x3x4 立方矩形，然后将此立方矩形转为6x12x20 一个？ 最后，这段代码是否意味着绕 x 轴旋转 75 度？

glRotatef(30.0,1,0,0);
glRotatef(45.0,1,0,0);  

最重要的一点：在每次调用这些函数之前调用 glLoadIdentity() 会取消这些功能吗？ 我的意思是你认为这段代码能保证每次translates will be done from the origin?，scale changes will be done from the initial state?

void COpenGLControl::ZoomToFullExtent()

float zoom1 = (float)oglWindowWidth/(float)ImageWidth;
float zoom2 = (float)oglWindowHeight/(float)ImageHeight;
m_fZoom = min(zoom1,zoom2);
m_fZoomInverse = 1/m_fZoom;
m_fPosX = 0;
m_fPosY = 0;
OnDraw(NULL);
  

void COpenGLControl::FixedZoomIn()

m_fZoom = 2*m_fZoom;
m_fZoomInverse = 1/m_fZoom;
OnDraw(NULL);


void COpenGLControl::FixedZoomOut()

m_fZoom = 0.5*m_fZoom;
m_fZoomInverse = 1/m_fZoom;
OnDraw(NULL);


void COpenGLControl::OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point)

// TODO: Add your message handler code here and/or call default
if (WantToPan)

    if (m_fLastX < 0.0f && m_fLastY < 0.0f)
    
        m_fLastX = (float)point.x;
        m_fLastY = (float)point.y;
    
    diffX = (int)(point.x - m_fLastX);
    diffY = (int)(point.y - m_fLastY);
    m_fLastX = (float)point.x;
    m_fLastY = (float)point.y;
    if (nFlags & MK_MBUTTON)
    
        m_fPosX += (float)0.2f*m_fZoomInverse*diffX;
        m_fPosY += (float)0.2f*m_fZoomInverse*diffY;
    
    OnDraw(NULL);

CWnd::OnMouseMove(nFlags, point);
  

void COpenGLControl::OnDraw(CDC *pDC)

// TODO: Camera controls
wglMakeCurrent(hdc,hrc);
glLoadIdentity();
gluLookAt(0,0,1,0,0,0,0,1,0);
glScalef(m_fZoom,m_fZoom,1.0);
glTranslatef(m_fPosX, m_fPosY, 0.0f);
wglMakeCurrent(NULL, NULL);

【参考方案1】：

glTranslate、glScale、glRotate 不作用于“对象”（无论对象是什么。OpenGL 不知道“对象”是什么，它只知道点、线和三角形）。

在旧的固定函数 OpenGL 中，您有几个矩阵堆栈。堆栈是一种类似于列表的数据结构，有两个操作 push 和 pop。实际上，您可以从列表中派生它：

stack : list;

void stack::push() 
    this->append( copy(this->last_element) );


void stack::pop() 
    this->drop( this->last_element );

投影和模型视图是最常用的。总是有一个特定的矩阵堆栈可用于操作。 glMatrixMode 选择哪一个；将其视为参考。

stack<mat4x4> modelview;
stack<mat4x4> projection;
stack<mat4x4> *M;

void glMatrixMode(mode) 
    switch(mode) 
    case GL_MODELVIEW:
        M = &modelview; break;

    case GL_PROJECTION:
        M = &projection; break;
    


void glPushMatrix() 
    M->push();


void glPopMatrix() 
    M->pop();

OpenGL 固定函数矩阵操作函数作用于有源矩阵堆栈 (M) 的顶部元素。

void glLoadIdentity() 
    M->last_element = identity_matrix;


void glTranslate(x,y,z) 
    /* make a translation matrix and R-multiply in place */
    mat4x4 T = translate_matrix(x,y,z);
    M->last_element = M->last_element * T;


void glScale(x,y,z) 
    /* make a scaling matrix and R-multiply in place */
    mat4x4 S = scaling_matrix(x,y,z);
    M->last_element = M->last_element * S;


void glRotate(a,x,y,z) 
    /* make a rotation matrix and R-multiply in place */
    mat4x4 R = rotation_matrix(a,x,y,z);
    M->last_element = M->last_element * R;

这就是调用这些函数时幕后发生的所有事情。

【参考方案2】：

OpenGl 保留一个模型视图矩阵，该矩阵将您的顶点坐标相乘。每次调用平移、旋转、缩放等都会将该矩阵乘以右边。所以如果你有：

glLoadIdentity();
glTranslatef(2.0,3.0,0);
glTranslatef(4.0,5.0,0);  

结果将首先将您的顶点平移 4,5,0，然后再平移 2,3,0。在内部，这将按如下方式工作： 1.模型视图矩阵将是身份。 2. 当前的模型视图矩阵（恒等式）将与具有值（4、5、0）的平移矩阵相乘以获取更多详细信息，请参阅（http://en.wikipedia.org/wiki/Translation_%28geometry%29） 3.当前的modelViewmatrix（步骤2之一）将右乘第二个平移矩阵。

在您的缩放示例中：

glScalef(2.0,3.0,4.0);
glScalef(3.0,4.0,5.0);  

相当于先把 1x1x1 的长方体变成 3x4x5 的长方体，然后再变成 6x12x20 的长方体。 旋转情况下，先旋转45度，再旋转30度。

关于使用 glLoadIdentity() 的问题，modelView 矩阵将是独立于矩阵先前值的标识。

您可能也有兴趣检查opengl的转换堆栈系统。

【参考方案3】：

特别注意包含以下描述的 OpenGL API 函数：“does ... to the current ...”。

OpenGL 是一个美化的状态机，诸如绑定对象和矩阵（在旧版 OpenGL 中）之类的东西会保留它们的状态。当您调用 glTranslatef (...) 时，它会乘以当前矩阵（由矩阵模式和矩阵堆栈的 top 定义）。除非您发出glLoadMatrixf (...)、glLoadIdentity (...) 或修改矩阵堆栈，否则glTranslatef (...) 将在您每次调用时简单地累加。 glLoadIdentity (...) 将用它的身份替换 当前 矩阵：

    1, 0, 0, 0
    0, 1, 0, 0
    0, 0, 1, 0
    0, 0, 0, 1

如果您每帧都设置变换矩阵，通常需要您执行此操作。否则，您的所有转换都将与之前的状态相关（尽管有时这是需要的）。