OpenGL ES 2.0坐标系设定与顶点转换

原文：http://blog.youkuaiyun.com/yu0089/article/details/18600903

  前面我们对使用Android OpenGL ES 2.0绘图做过综述。对于刚刚接触到OpenGL的人来说，纹理和贴图往往令其感动很头疼。在解开这些谜团之前，我们先来了解一下绘制图形的基础--坐标系。 

1坐标系分类

        在使用OpenGL的场景中，存在世界坐标、局部坐标、纹理坐标和屏幕坐标几种。 

1.1OpenGL坐标系

        分为3个轴，x,y,z 中心点为o, 箭头方向为正方向，最大与最小值为1和-1，这是经过归一化处理的。这样的设计是为了便于显卡计算。 

1.2屏幕坐标系

        应用在设备屏幕上的坐标系。也就是图形最终绘制的地方。左上角为原点，箭头为正方向，大小又屏幕像素大小决定。OpenGL的屏幕坐标系，Y轴向上为正。相当于上面那个三维坐标系截取一个二维的XY。 

1.3纹理坐标系

        也做了归一化处理。这个坐标就代表了一个纹理。OpenGL是基于定点的网格绘制。就是说，OpenGL的图形都是由很多顶点，按照一定的规则链接起来构成的图形。那么纹理坐标的4个坐标点，映射到顶点上。OpenGL就会把这个纹理应用到4个定点构成的图形上。 

1.4坐标系组合

        

        将OpenGL坐标系的中心点与屏幕坐标系的中心点重合。矩形为屏幕的区域。openGL的绘制方法会把这个坐标系的顶点，组合成图形呈现在屏幕上（所以可以认为顶点坐标(x, y)就是屏幕坐标归一化的结果，当然，这个屏幕坐标可能只是物理显示器的其中一块显示区域）。当然这里还涉及到摄像机的位置，屏幕剪裁等设置。暂时不考虑。 

2顶点

2.1顶点坐标

        那么什么是顶点呢？就是一个有xyz坐标的点。如(0,0,0)或(1,1,1)。XY就和通常的二维坐标一样定位平面的位置。Z轴表示的是深度，OpenGL就是为了绘制3D图形而诞生的。顶点坐标是做了归一化处理的float类型。那么这里就会涉及到屏幕坐标系到OpenGL坐标系的转化工作。 

        屏幕坐标系，左上点为(0,0) 那么屏幕中心点坐标，就是(sreenWidth / 2, screenHeight / 2)。而对应openGL坐标系的归一化坐标就是(0,0,0)。所以这里需要把屏幕坐标转换成openGL的归一化坐标。 

2.2转化方法

/**
   * Convert x to openGL
   * 
   * @param x
   *            Screen x offset top left
   * @return Screen x offset top left in OpenGL
   */
  public static float toGLX(float x) {
      return -1.0f * ratio + toGLWidth(x);
  }
 
  /**
   * Convert y to openGL y
   * 
   * @param y
   *            Screen y offset top left
   * @return Screen y offset top left in OpenGL
   */
  public static float toGLY(float y) {
      return 1.0f - toGLHeight(y);
  }
 
  /**
   * Convert width to openGL width
   * 
   * @param width
   * @return Width in openGL
   */
  public static float toGLWidth(float width) {
      return 2.0f * (width / screenWidth) * ratio;
  }
 
  /**
   * Convert height to openGL height
   * 
   * @param height
   * @return Height in openGL
   */
  public static float toGLHeight(float height) {
      return 2.0f * (height / screenHeight);
  }
 
  /**
   * Convert x to screen x
   * 
   * @param glX
   *            openGL x
   * @return screen x
   */
  public static float toScreenX(float glX) {
      return toScreenWidth(glX - (-1 * ratio));
  }
 
  /**
   * Convert y to screent y
   * 
   * @param glY
   *            openGL y
   * @return screen y
   */
  public static float toScreenY(float glY) {
      return toScreenHeight(1.0f - glY);
  }
 
  /**
   * Convert glWidth to screen width
   * 
   * @param glWidth
   * @return Width in screen
   */
  public static float toScreenWidth(float glWidth) {
      return (glWidth * screenWidth) / (2.0f * ratio);
  }
 
  /**
   * Convert height to screen height
   * 
   * @param glHeight
   * @return Height in screen
   */
  public static float toScreenHeight(float glHeight) {
      return (glHeight * screenHeight) / 2.0f;
  }