OpenGL超级宝典笔记二 - 基础变换

1、向量：

点乘：float m3dDotProduce3(u,v):返回两个单位向量的余弦值

叉乘：float m3dCrossProduct3(result,u,v):返回垂直于两个向量定义的平面的向量


2、矩阵：
OpenGL使用的是列优先排序的矩阵
单位矩阵（对角线为1，其他为0）：任何向量乘以一个单位矩阵都不会发生任何改变


3、变换：最终获得的变换矩阵会应用到每个顶点
视图矩阵x模型矩阵x投影矩阵->投影摄像机的位置变换，物体对象的位置变换，投影裁剪变换
若顶点向量为Vert,则变换公式是:P * MV * Vert


视觉坐标：一个虚拟的固定坐标系，作为参考坐标系使用
视图变换：其实就是照相机在场景中的位置变换，忧郁视图变换会移动当前的工作坐标系，所以视图变换必须在其他模型变换之前
模型变换：场景中的对象的变换，变换的结果与变换的顺序相关
模型视图：就是视图矩阵和 模型矩阵的结合
投影变换：定义了视景体并创建了裁剪平面。
视口变换：剪裁平面和物理窗口的映射过程


4、模型视图矩阵变换的函数：
快速或获取一个单位矩阵：void m3dLoadIdentity44(m)
平移矩阵：void m3dTranslationMatrix44(m,x,y,z)
旋转矩阵：void m3dRotationMatrix44(m,angle,x,y,z):逆时针，弧度，xyz指定各轴上的分量
如果需要按角度选择，可以这样调用m3dRotationMatrix44(m,m3dDegToRad(angle),x,y,z)
缩放矩阵：void m3dScaleMatrix44(m,xScale,yScale,zScale)
矩阵相乘：void m3dMatrixMultiply44(product,a,b)->product = a*b


5、变换管线：
Vert * V : 顶点根据视图转换的矩阵变换，落在新的视图坐标系中
-> * M   : 顶点进行模型变换，落在试图坐标的新位置中
-> * P   : 顶点经过投影剪裁之后，落在新的剪裁坐标中
-> 视口变换： 顶点最终落在Windows视口坐标中


6、矩阵堆栈的使用：GLMatrixStack,初始化时已经在堆栈中包含了单位矩阵
载入单位矩阵：GLMatrixStack::LoadIdentity()
载入任何矩阵：GLMatrixStack::LoadMatrix(m)
任何矩阵乘以栈顶元素并压栈：GLMatrixStack::MultMatrix(m)
获取栈顶矩阵：1.const M3DMatrix44f& GLMatrixStack::GetMatrix()
 2.void GLMatrixStack::GetMatrix(m)
压栈：复制当前矩阵（或指定矩阵），压入栈顶
1、GLMatrixStack::PushMatrix()
2、GLMatrixStack::PushMatrix(m)
3、GLMatrixStack::PushMatrix(frame)
出栈：GLMatrixStack::PopMatrix()
栈顶变换：对当前栈顶矩阵进行变换
Rotate(angle,x,y,z)
Translate(x,y,z)
Scale(x,y,z)


7、管线管理：GLGeometryTransform
用于管理顶点变换矩阵堆栈和光照法线矩阵堆栈的一个类

protected:M3DMatrix44f_mModelViewProjection;M3DMatrix33f_mNormalMatrix;GLMatrixStack*  _mModelView;GLMatrixStack* _mProjection;

用于在渲染的时候将对应的矩阵传递给Shader

8、角色帧和抽象的照相机
角色帧是一个用于代替对象在场景内变换矩阵的一个数据结构:包含空间中的一个位置，一个指向前方的向量，一个指向上方的向量。主要用于照相机对象的变换

class GLFrame{protected:M3DVector3f vLocation;M3DVector3f vUp;M3DVector3f vForward;}

x列的向量可以通过y和z的叉乘得出，所以不需要存储
GLFrame->Matrix 获取帧的矩阵: GLFrame::GetMatrix(m,bRotationOnly)


照相机：用于管理观察点，为了使用照相机变换，我们使用照相机的角色变换对它进行反转，这样向后移动照相机就相当于向前移动整个场景


3D环境中典型的渲染循环流程：


9、光照变换：光源位置需要转换到视觉坐标系中，所以光源的位置也需要相对于照相机进行变换，再传递给Shader

<span style="white-space:pre"></span>M3DVector4f vLightPos = {0.0f,10.0f,5.0f,1.0f};M3DVector4f vLightEyePos;m3dTransformVector4(vLightEyePos,vLightPos,mCamera);shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_POINT_LIGHT_DIFF,transformPipline.GetModelViewMatrix(),transformPipline.GetProjectionMatrix(),vLightEyePos,vTorColor);