OpenGL目标场景产生的变换过程

         一般而言，OpenGL目标场景产生的变换过程分为5步：

①  将未安装镜头的相机固定在指定位置上，并调整好镜头的朝向(视图变换)

②  对场景进行安排，将各个物体摆放在指定位置(模型变换)

③  选择照相机镜头并安装，同时整放大倍数，使得3D场景可以在照相机的CCD上形成一个清晰的平面图像(投影变换)

④  确定最终照片的大小。(视口变换)

⑤  进行拍照。(绘制场景)

         如图。首先明确OpenGL中存在一个世界坐标系。该坐标系始终不变。OpenGL中一切的物体，都存在于世界坐标系下。

         确定照相机位置，然后以该位置(ViewPoint)为原点，建立一个照相机坐标系，或者叫观察者坐标系。而由于成像是在照相机上，所以想要成像，就需要将所有的物体都从世界坐标系映射到观察者坐标系。该映射工作是针对照相机而言的，所有物体的坐标依然是世界坐标，只是照相机需要将它们的世界坐标映射到自身的观察者坐标。gluLookAt就确定了这样一组映射关系。这也就是所谓的视图变换。

         接着将物体摆放在世界坐标系下。也就是所谓的模型变换。

         由于照相机所看到的范围理论上来说是无限大的(无限远)，因此需要定义一个取景区域(一个3D的立方体空间)，该区域内的模型会被显示，该区域外的模型不会被显示。该区域内的景物会被从世界坐标系投影到观察者坐标系的平面上，从而由3D变为2D，也就是投影变换。

         现在，照相机可以成像了。模型通过投影变换，在观察者坐标系下映射为2D图像，这就是需要显示的图像。但虽然照相机已经拍摄到了图像，依然需要冲洗成照片才能看到，或者说才能显示在屏幕显示区域上。这就需要将所拍摄的图像，映射到照片或者屏幕显示区域上。这就是视口变换。

         但由于照相机拍摄到的图像有一个宽高比r，照片及屏幕上显示区域也有一个宽高比R，所以若r≠R，会导致冲洗或显示出来的图像变形。注意拍摄的图像都是正常的，仅仅是因为显示区域的宽高比不对，所以导致了显示出的图像变形，这类似使用Bitblt将一张正常图像拉伸显示。为了让冲洗出的照片或者显示出的图像与拍摄的比例相符，就需要让照片及显示区域的宽高比与拍摄的图像宽高比一致。而拍摄图像的宽高比并不取决于相机，而是取决于投影变换中选取的立方体区域。立方体区域x，y的范围决定了拍摄照片的宽高比。从而立方体区域的宽高比必须与照片宽高比一致，才可以让冲洗出的照片上的图像比例正常。

         感觉上，需要让照片宽高比来适应立方体区域宽高比。但是在实际应用中，照片，也就是屏幕显示区域是确定的，不可更改，所以只能让立方体区域宽高比来适应照片宽高比。这就是为什么glOrtho等投影变换函数要根据屏幕显示区域宽高比来进行设置。

         有些文章使用了类似如下的图片：

        

         其中屏幕显示区域放在了照相机的视锥中。这仅仅是为了比例容易表示。实际情况应该是相机从取景区域取景后，再将照相机中成的像映射到屏幕显示区域中。

        

         另外，视图转换虽然理论上存在一个观察者坐标系，但实际上视图转换输入的依然是世界坐标系。模型转换也是使用世界坐标系。比如说，初始化状态下照相机与模型都位于(0,0,0)点。要把相机放置到世界坐标系的(1,0,0)点处，这个点的坐标是个世界坐标系点，是视图转换时所使用的。再比如说，把模型从世界坐标系(0,0,0)移动到(-1,0,0)点处，此时依然是世界坐标系点，是模型转换所使用的。

         在上面这个例子中，移动照相机，照相机的世界坐标改变，最终照相机与模型之间在x轴上距离为1；移动模型，模型的世界坐标改变，最终模型与照相机之间在x轴上距离为1。也就是说，无论是移动照相机还是移动模型，造成的最终结果是相同的。所以，视图转换与模型转换，本质上相同。所以OpenGL在代码中将这两种转换视为一种，称之为模型视图转换(modelview)。

         当需要切换到视图转换或者模型转换时，调用glMatrixMode(GL_MODELVIEW)。