设置 opengl 视图和投影转换

Posted 2023-02-22

【中文标题】设置 opengl 视图和投影转换

【英文标题】：setting up opengl view and projection transformations

【发布时间】：2015-08-05 20:38:11

【问题描述】：

我正在采取一些基本步骤来使用 opengl 进行渲染。我写了一些着色器和一些数学函数来做线性代数。

我可以在屏幕上渲染一个 2d tris 的四边形，但在应用任何类型的转换时，我什么也看不到。

这是我发送到 gpu 等的矩阵数据的相关代码。

设置矩阵

mat4identity(&vm);
vec3f eye    = 0, 0, 0;
vec3f center = 0, 0, -1;
vec3f up     = 0, 1, 0;

mat4LookAt(&vm, &eye, &center, &up);
mat4print("lookat",&vm);

mat4OrthoProjection(&opm, 200, 0, 200, 0, 0.001, 1000.0);
mat4print("2d projection",&opm);

渲染代码

glUseProgram(sp);
glBindVertexArray(vao1);

pMat = getUniformLocation(sp, "proj");
vMat = getUniformLocation(sp, "view");
transMat = getUniformLocation(sp, "transform");

glUniformMatrix4dv(pMat, 1, GL_FALSE, opm.m);
glUniformMatrix4dv(vMat, 1, GL_FALSE, vm.m);
glUniformMatrix4dv(transMat, 1, GL_FALSE, tm.m);

glDrawElements(GL_TRIANGLES, 6, GL_UNSIGNED_INT, 0);

glBindVertexArray(0);

mat4 是 c 中的主要列结构。

ma​​t4 观察函数

mat4* lookat(vec3f* eye, vec3f* center, vec3f* up) 
vec3f x = 1, 0, 0;
vec3f y = 0, 1, 0;
vec3f z = 0, 0, 1;

z = vec3fsub(eye, center);
vec3fnorm(z);
x = vec3fcross(y, z);
y = vec3fcross(z, x);
vec3fnorm(x);
vec3fnorm(y);

double x1, y1, z1;
x1 = vec3fdotr(&x, eye);
y1 = vec3fdotr(&y, eye);
z1 = vec3fdotr(&z, eye);

double data[] =  (&x)->p[0], (&y)->p[0], (&z)->p[0], 0,
                  (&x)->p[1], (&y)->p[1], (&z)->p[1], 0,
                  (&x)->p[2], (&y)->p[2], (&z)->p[2], 0,
                  x1,        y1,       z1,        1      ;
return makeMat4(data);

正交投影代码

mat4* mat4Projection(double r, double l, double t, double b, double n, double f)

    double data[] =  (2*n)/(r-l),  0,           (r+l)/(r-l),        0,
                       0,          (2*n)/(t-b),  (t+b)/(t-b),        0,
                       0,           0,           (-(f+n))/(f-n),     (-2*(f*n))/(f-n),
                       0,           0,           -1,                 1                ;
    return makeMat4(data);

我还尝试发送一个简单的变换矩阵，将对象在 +z 方向移动 20 个单位。运行上面的代码并在我得到这些结果的过程中打印出矩阵。

    lookat matrix
[   1.000000    0.000000    0.000000    0.000000    ]
[   0.000000    1.000000    0.000000    0.000000    ]
[   0.000000    0.000000    1.000000    0.000000    ]
[   0.000000    0.000000    0.000000    1.000000    ]

    2d projection matrix
[   0.010000    0.000000    0.000000    -1.000000   ]
[   0.000000    0.010000    0.000000    -1.000000   ]
[   0.000000    0.000000    -0.002000   -1.000002   ]
[   0.000000    0.000000    0.000000    1.000000    ]

    translation matrix  
[   1.000000    0.000000    0.000000    0.000000    ]
[   0.000000    1.000000    0.000000    0.000000    ]
[   0.000000    0.000000    1.000000    20.000000   ]
[   0.000000    0.000000    0.000000    1.000000    ]

当我将数据发送到 gpu 时，错误可能出现在这一行

glUniformMatrix4dv(pMat, 1, GL_FALSE, opm.m);

但我又不确定。这是顶点着色器：

#version 330 core

uniform mat4 view;
uniform mat4 proj;

in vec3 position;

void main()

    gl_Position = proj * view * vec4(position.x, position.y, position.z, 1.0);

删除项目和视图转换后，我得到了屏幕中间的矩形。使用投影或视图转换，我在屏幕上看不到任何东西，只有清晰的背景。

【问题讨论】：

它看起来好像项目矩阵函数与您显示的输出不对应。在函数中，您将 [row=3, column=2] 处的元素设置为 -1，但在输出中它是 0。输出对我来说看起来是正确的。

其他：您正在沿负 z 方向查看。当您将对象移动到 z=20 时，它位于相机后面。

【参考方案1】：

感谢##opengl freenode irc 频道上的@foobaz。问题是opengl 3.x 不支持双精度，而我的矩阵和向量类都是双精度类型。将它们切换为浮点数，代码按预期工作。

opengl 4.5 或更高版本支持双点精度。