50、OpenGL ES 3D 编程与 3D 向量基础

OpenGL ES 3D 编程与 3D 向量基础

1. 3D 场景与物体层级

在 3D 场景中，我们可以构建复杂的物体层级结构。例如，太阳仅绕自身旋转，行星与太阳保持 3 个单位的距离绕其公转，同时行星也会绕自身旋转，且大小为太阳的 20%。卫星会绕行星公转，并且由于矩阵栈的使用，会随着行星一起绕太阳运动，同时卫星也有自身旋转和缩放等局部变换。

HierarchicalObject 类具有很强的通用性，我们可以利用它添加更多的行星、卫星，甚至卫星的卫星。不过在使用矩阵栈时要注意，它有最大深度限制，通常在 16 到 32 个条目之间，具体取决于 GPU 和驱动程序。在实际应用中，最多使用四层层级结构。

2. 简单相机系统

在 3D 场景中，相机系统是非常重要的，它决定了我们观察场景的视角。
- 移动世界来模拟相机移动 ：由于相机固定在原点，看向负 z 轴方向，我们可以通过移动世界来模拟相机的移动。例如，想要相机位于 (10, 4, 2) 的位置，我们可以使用 glTranslatef(-10, -4, -2) 来实现。如果想要相机绕 y 轴旋转 45 度，可以使用 glRotatef(-45, 0, 1, 0) 。我们也可以将这两个步骤结合起来，通过对变换方法的参数取反，将世界变换到相机的固定视角中。
- Euler 旋转相机 ：一个简单的相机可以由四个属性来指定：
- 世界空间中的位置。
- 绕 x 轴的旋转（俯仰角），类似于上下倾斜头部。
- 绕 y 轴的旋转（偏航角），