OpenGl从零开始之坐标变换（下）

最新推荐文章于 2025-08-05 12:41:39 发布

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原文链接：http://www.cnblogs.com/gl5773477/p/4138460.html

本文详细介绍了正射投影、透视投影及其在计算机图形学中的应用，包括glOrtho、glFrustum和gluPerspective函数的使用方法，并通过实例展示了如何调整投影和视口变换来实现不同的视觉效果。

　　这节主要来理解投影变换和视口变换的使用。

1、正射投影：glOrtho

函数原型：

void glOrtho(GLdouble left,GLdouble right,GLdouble bottom,GLdouble top, GLdouble near,GLdouble far)；
//left和right：矩形视景体的左右平面，之间的距离为“宽”
//bottom和top：矩形视景体的上下平面，之间的距离为“高”
//near和far：矩形视景体的前后平面，之间的距离为“深度”

void gluOrtho2D(GLdouble left,GLdouble right,GLdouble bottom,GLdouble top)；//同glOrtho一样，只不过物体的Z轴坐标为0，缺省的近远平面距离为-1和1

*注意：和glFrustum中的近远平面距离的含义不同：

　　glFrustum中的近远平面距离：视点到近、远平面的距离，只考虑距离，不考虑方向，所以必须是正的。

　　glOrtho中的近远平面距离：距离视点前后的距离，即视点可以在视景体内部（不可以设在物体内部），（-1,10），近平面在视点的后面1单位的距离，远平面在视点前方10单位距离

void myDisplay(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glColor3f(0,1,0);

    //glMatrixMode(GL_PROJECTION);下面的函数自动做了矩阵变换，这里可以不写
    glOrtho(-1,1,-1,1,-1,15);//视点在原点，而物体位移到-10处，为了能够看到物体，视景体就必须包含住物体，所以设置15

    //glMatrixMode(GL_MODELVIEW);下面的函数自动做了矩阵变换，这里可以不写
    glTranslatef(0,0,-10);

    glutWireTeapot(1);

    glFlush();
}

2、透视投影：glFrustum

函数原型：

void glFrustum(GLdouble left,GLdouble Right,GLdouble bottom,GLdouble top, GLdouble near,GLdouble far);

left, right：裁剪窗口左右边界的平面距离，距离（视点与物体连线：中心线）的两侧距离。左右边界决定了视口的宽。

bottom, top：裁剪窗口下上边界的平面距离，距离（视点与物体连线：中心线）的上下距离。上下边界决定了视口的高。

znear, zfar：视点到近、远平面的距离，必须是正的。

由于使用的不多，所以直接看效果变换。

（1）近平面距离为0

void myDisplay(void)
{
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
    {
        //透视投影，通过参数GL_PROJECTION，将矩阵转为投影矩阵，然后设置系数，调节投影
        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
        glFrustum(-1,1, -1,1, 0,2);//前四个变量控制棱台的宽高，宽:2，高:2 ，后两个调节远近。

        //模型变换，由于默认视点和模型都在原点，所以如果不设置模型移动，则视点在模型内部中心处，投影不能看到模型的整体
        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);//可以不写，转换函数内部已转换矩阵模式
        glTranslatef(0,0,-1);
        glutWireSphere(0.5,20,20);
    }
    glFlush();
}

（2）改变宽和高

glFrustum(-1,0,  -1,1, 1,2);//宽:1,高:2, "右半部分不显示==视线左移1",若近平面的距离为0,此时成像固定，其他参数调节不起作用。

右半部分不显示==视线左移1

（3）调节远近

glFrustum(-1,1,  -1,1, 0.5,2);//近平面的距离为0.5：由于之前物体距离视点的距离为1，所以只能在0~1之间变化

glFrustum(-1,1,  -1,1, 0.2,2);//近平面的距离为0.2：由于之前物体距离视点的距离为1，所以只能在0~1之间变化

3、透视投影：gluPerspective

函数原型：

void gluPerspective(GLdouble fovy,GLdouble aspect,GLdouble zNear, GLdouble zFar);
//fovy：  指定视景体的视野的角度，以度数为单位，x、z平面张开的角度，比喻人眼的余光的范围。角度变小好比“眯眼”时，视野收缩到正前方，此时看到的物体会变小，距离会拉远。
//aspect：指定你的视景体的宽高比,影响投影图像的宽高比例
//zNear： 指定观察者到视景体的最近的裁剪面的距离（必须为正数）
//zFar：  指定观察者到视景体的最远的裁剪面的距离（必须为正数）

个人的理解：投影成像与图中是一个反过程，图中是向外放大到荧幕上，而视觉里则是逆向过程，汇聚成像。

void myDisplay(void)
{
    glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
    {
        //透视投影，通过参数GL_PROJECTION，将矩阵转为投影矩阵，然后设置系数，调节投影
        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
        gluPerspective(150,1,0,100);

        //模型变换，由于默认视点和模型都在原点，所以如果不设置模型移动，则视点在模型内部中心处，投影不能看到模型的整体
        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
        glTranslatef(0,0,-1);
        glutWireSphere(0.5,20,20);
    }
    glFlush();
}

（1）先看角度的变化效果

直接修改上面代码中的gluPerspective(150,1,0,100)，第一个参数代表实现张开的角度。

借用一篇博客中对这部分的理解：http://blog.youkuaiyun.com/shuaihj/article/details/7228575

我们眯眼时，视线张开的角度小，看到前方的物体就会更清晰，类似小孔成像、望远镜或者相机聚焦的感觉，成像的物体会拉近，显示比较大。当睁大眼睛时，我们的视野变大，发散，物体在视野内的变小，或者说眼大无神-_-。

gluPerspective(55,1,0,100);

gluPerspective(15,1,0,100);

gluPerspective(170,1,0,100);

（左边：55° ，中间：15° 右边：170°）

（2）再看距离的变化效果

物体的位置不动时，投影的成像结果是由角度决定的，视野角度固定，那么结果是不变的。这点与glFrustum不一样，更侧重于用角度来控制成像。

需要注意的是，最近的平面：zNear，一定要在视点和物体之间，否则是无法成像的。

转载于:https://www.cnblogs.com/gl5773477/p/4138460.html