54、OpenGL ES 3D 编程：矩阵、堆栈与分层系统

OpenGL ES 3D 编程：矩阵、堆栈与分层系统

在 3D 图形编程中，矩阵和变换是非常重要的概念。下面将详细介绍矩阵的基本性质、矩阵堆栈的使用以及如何利用矩阵堆栈构建分层系统。

1. 矩阵和变换

矩阵可以将点（在图形编程中通常是顶点）移动到新的位置，通过矩阵与点的位置相乘来实现。矩阵具有以下常见性质：
- 平移 ：可以沿每个轴平移点。
- 缩放 ：将点的每个坐标乘以一个常数。
- 旋转 ：使点绕某个轴旋转。
- 单位矩阵 ：与点相乘不会改变点的位置；与矩阵相乘也不会改变矩阵。
- 矩阵相乘 ：两个矩阵相乘得到一个新矩阵，新矩阵会将原矩阵的变换都应用到点上。

OpenGL ES 提供了三种类型的矩阵：
| 矩阵类型 | 作用 |
| ---- | ---- |
| 投影矩阵 | 用于设置视锥体的形状和大小，决定投影类型和显示的世界范围。 |
| 模型视图矩阵 | 用于在模型空间中变换模型，并将模型放置到世界空间中。 |
| 纹理矩阵 | 用于动态操作纹理坐标，但在某些设备上此功能有问题，一般不使用。 |

在 3D 编程中，我们可以绕任意轴旋转模型，而不仅仅是之前的 z 轴。实际上，之前渲染时就已经在 3D 空间中工作，只是忽略了 z 轴。

2. 矩阵堆栈

在 OpenGL ES 中，我们通常这样使用矩阵：