實驗-OpenGL幾何變換

1、1歡迎下載精品文檔實驗 Ope nGL 幾何變換1實驗?zāi)康模豪斫庹莆找粋€ OpenGL 程序平移、旋轉(zhuǎn)、縮放變換的方法。2實驗內(nèi)容：(1)閱讀實驗原理，運行示范實驗代碼，掌握 OpenGL 程序平移、旋轉(zhuǎn)、縮放變換的方法；(2) 根據(jù)示范代碼，嘗試完成實驗作業(yè)；3.實驗原理：(1) OpenGL 下的幾何變換在 OpenGL 的核心庫中，每一種幾何變換都有一個獨立的函數(shù)，所有變換都在三維空間中定義。平移矩陣構(gòu)造函數(shù)為 glTranslate(tx, ty, tz)，作用是把當(dāng)前矩陣和一個表示移動物體的矩陣相乘。tx, ty，tz 指定這個移動物體的矩陣，它們可以是任意的實數(shù)值，后綴為f (單精

2、度浮點 float )或 d (雙精度浮點 double )，對于二維應(yīng)用來說，tz=0.0。旋轉(zhuǎn)矩陣構(gòu)造函數(shù)為 glRotate(theta, vx, vy, vz)，作用是把當(dāng)前矩陣和一個表示旋轉(zhuǎn)物體的矩陣相乘。theta, vx, vy, vz 指定這個旋轉(zhuǎn)物體的矩陣，物體將繞著(0,0,0)到(x,y,z)的直線以逆時針旋轉(zhuǎn)，參數(shù) theta 表示旋轉(zhuǎn)的角度。向量v=(vx, vy ，vz)的分量可以是任意的實數(shù)值，該向量用于定義通過坐標(biāo)原點的旋轉(zhuǎn)軸的方向，后綴為f(單精度浮點 float )或 4(雙精度浮點 double )，對于二維旋轉(zhuǎn)來說，vx=0.0， vy=0.0，vz=1

3、.0?？s放矩陣構(gòu)造函數(shù)為 glScale(sx, sy, sz)，作用是把當(dāng)前矩陣和一個表示縮放物體的矩陣相乘。sx,sy，sz 指定這個縮放物體的矩陣，分別表示在x,y,z 方向上的縮放比例，它們可以是任意的實數(shù)值，當(dāng)縮放參數(shù)為負值時，該函數(shù)為反射矩陣，縮放相對于原點進行，后綴為f (單精度浮點 float )或 d (雙精度浮點 double )。注意這里都是說把當(dāng)前矩陣和一個表示移動物體的矩陣相乘”而不是直接說這個函數(shù)就是旋轉(zhuǎn)”或者這個函數(shù)就是移動”這是有原因的，馬上就會講到。2歡迎下載精品文檔假設(shè)當(dāng)前矩陣為單位矩陣，然后先乘以一個表示旋轉(zhuǎn)的矩陣R,再乘以一個表示移動的矩陣T,最后得到的

4、矩陣再乘上每一個頂點的坐標(biāo)矩陣v。那么，經(jīng)過變換得到的頂點坐標(biāo)就是（RT）v）。由于矩陣乘法滿足結(jié)合率，（RT）v） = R（Tv），換句話說，實際上是先進行移動，然后進行旋轉(zhuǎn)。即：實際變換的順序與代碼 中寫的順序是相反的。由于先移動后旋轉(zhuǎn)”和 先旋轉(zhuǎn)后移動”得到的結(jié)果很可能不同，初學(xué)的時候需要特別注意這一點。（2）OpenGL 下的各種變換簡介我們生活在一個三維的世界一一如果要觀察一個物體，我們可以：1、從不同的位置去觀察它（人運動，選定某個位置去看）。（視圖變換）2、移動或者旋轉(zhuǎn)它，當(dāng)然了，如果它只是計算機里面的物體，我們還可以放大或縮小它（物體運動，讓人 看它的不同部分）。（模型變換）3

5、、 如果把物體畫下來，我們可以選擇：是否需要一種近大遠小”的透視效果。另外，我們可能只希望看到 物體的一部分，而不是全部（指定看的范圍）。（投影變換）4、我們可能希望把整個看到的圖形畫下來，但它只占據(jù)紙張的一部分，而不是全部（指定在顯示器窗口的 那個位置顯示）。（視口變換）這些，都可以在 OpenGL 中實現(xiàn)。從相對移動”的觀點來看，改變觀察點的位置與方向和改變物體本身的位置與方向具有等效性。在OpenGL中，實現(xiàn)這兩種功能甚至使用的是同樣的函數(shù)。由于模型和視圖的變換都通過矩陣運算來實現(xiàn)，在進行變換前，應(yīng)先設(shè)置當(dāng)前操作的矩陣為模型視圖矩陣”設(shè)置的方法是以 GL_MODELVIE 為參數(shù)調(diào)用 g

6、IMatrixMode 函數(shù)，像這樣：glMatrixMode（GL_MODELVIEW）;該語句指定一個 4X4 的建模矩陣作為當(dāng)前矩陣。3歡迎下載通常，我們需要在進行變換前把當(dāng)前矩陣設(shè)置為單位矩陣。把當(dāng)前矩陣設(shè)置為單位矩陣的函數(shù)為：glLoadldentity();4歡迎下載精品文檔我們在進行矩陣操作時，有可能需要先保存某個矩陣，過一段時間再恢復(fù)它。當(dāng)我們需要保存時，調(diào)用 gIPushMatrix ()函數(shù)，它相當(dāng)于把當(dāng)前矩陣壓入堆棧。當(dāng)需要恢復(fù)最近一次的保存時，調(diào)用gIPopMatrix()函數(shù)，它相當(dāng)于從堆棧棧頂彈岀一個矩陣為當(dāng)前矩陣。OpenGL 規(guī)定堆棧的容量至少可以容納32 個矩

7、陣，某些 OpenGL 實現(xiàn)中，堆棧的容量實際上超過了32 個。因此不必過于擔(dān)心矩陣的容量問題。通常，用這種先保存后恢復(fù)的措施，比先變換再逆變換要更方便，更快速。注意：模型視圖矩陣和投影矩陣都有相應(yīng)的堆棧。使用 glMatrixMode 來指定當(dāng)前操作的究竟是模型視圖矩陣還是投影矩陣。4 示范代碼：、Translate 示例*3nHGinin 一 to.d)宀Qcgrceo(l.plpo0-0Q3陣xMade(GLPROJECnoM-geofthoaD5PW1P-5.P 5rs二嘉MBS闔迦x+5op5.Y/5of5ogsOJmxMade(GLIMODELVIEW)voidddwulQUW貝

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9、TRGSeu unprwindosposaDn (Fs“空匚口rlFrw-nCLa壬屮Bopso旦unea rm=ndowTdn5-百resw -hi:sd匸tDbp-iuYFUnc(nrryDsstiig-=Mminuoo口二一卄爲(wèi)潼一8歡迎下載精品文檔注意理解：myDrawl ()和 myDraw2()生成的圖形完全相同，為什么?(2)、Rotate 示例9歡迎下載精品文檔include void init (void)fglClearColor (IO 1.0, L0T0.0);gIMatrixMode (GL_PROJECnON)：gluOrtho2D (-5.0, 5,0r-S.0r

10、5.0;設(shè)畫新的極是X:五0“5.(glMatrixMode fGL_MDDELVIEW);v-o*d盹曲4蟲怕(血日)繽制中心在原總邊底為期正方醪glBagm (GL_POL(3Oh0汀煩前綻離按逆0擁方tglVertQx2fg眺曲冊曲-1町/佑下點glvertex2f (l-0t 1勸)；6上點glvertex2f (-l.Ot上點GEnd f )；void my Drawl (void)(3lClearGL_COLaR_BUFFER_BIT;glLoadldentityO;肖前回4設(shè)拘單t舞時glColor3f (1A OA 0.0);draWqwg()M在原點處繪制邊忙為2紅色正方形j

11、Tran*航商(24心，6。4);向右務(wù)動2單位，向上移動3單位glRotatef(30.0rO.Ofl-t)；度glColorSf (C.0, 10 0.0);dna能qureO;縊0邊対觀色方時glLoadldentityO; /鵬當(dāng)前拒晦殳為單位矩時glTranslateft-Z.0,-3.0.0);/fft左移動弾向下移動d單位glRctatef(-3QrO*0；0-Ofl-C);30ftJSglColor3f (0.0f0.0f1.0);砒於繪制站為2籃色正方形glRush ();*3nHuoQITYomvv2 s宀eft里GLICQL0FtBUFFERB3二需冊空d5豊g二矗血幕幕

12、程曰豊lQ-CGo3f (lp0-n obbdi住蘭匚蘭喪)二、蠱會淞査脣木兇 MISJERZQ_Tran5一mrefQpwoos】/劉詰2is呼耳囂sisB Q_RO陣e=歲ooeole二二轡啤聲豈珈風(fēng)Q_CQ_o3fpplpPOMd星蘭匚當(dāng)sw聖象/一域留耳 Z呂dn許區(qū)EQ&CCS二建對瞽戦9頁OJffvEOocFls二倉口宰需壽3珮麗Q_CQol3f(pw op1OMQ-Fcsh ()丈oid 3土n宀亍frOJapchOJ7-OJas宀Q-urmil-r會00DJrwj gFHmsspiry玉&N(GLLrrulIMGLE-GLUTRGAHdunnir-rs.ndow

13、poski&nor ORglutlnFrwiaowsi倍Boor600)7gcnreamwndcsw(TROErffyl曲3imgg-utD-sp-ayfunn(FnyDdEljiA匸 tMainLoop(】；卄爲(wèi)潼一精品文檔注意理解：myDrawl ()和 myDraw2()生成的圖形完全相同，為什么?、Scale 示例施snMjK卜ndlls-/hGL/gcr-hv茁b?5o7SU10W502盞5XMQ&-Q廠MODELSEWMvo.dmyDdwl(uon.c_cm二GU_COLORIBUFFERIB3痂冊dco_or3fPFpsPS+ddwsqu 豊 eQ:二時譽能蚤&a

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17、.arl-O);qlCo w3f (0.0, l.O, O.OJ;drawSqjareO;中間童舵IPopMatriwO：glTrans.latef3.0H0.0H0.0);gl PushMatrixQ;glRjotatef(45.Of0.0,0.0,1-0);glCo ar2r (0.0r0.7, 0.0);drawSquaref)；中間申菱形glPoMatrixf);gUranslateft 3.0,0,0,0.0);glPyshMatnx()j精品文檔21欠迎下載gl RjCtatef 45.(Jr0. OjO .0,1.0);glColor3f (0.0, 0.4, 0.0)；draw

18、SquareO; /仲間右羞序glPopMatnx();glPopHatrix();glTranslateffO.O.-S.O.O);glScale.OJ.S,!.!);glColor3f (0.0, O.Of1*0);dr3wSquare(;”両齟矩形glFlush ();void main (int angc, char*1 angvgluOnit$血);OlutlnitDiSDlayMoclE (GLUT.SJNGLE |GLUT_KGB)；glutlnitWirdoV-JPOSItion (0, 0);glutlnimirdov/5ize (&0Q &00);glurcreateWindow(”幾何殳換函隸綜合示例”)；glutDisplayFunc (myDraw);glutM a