OpenGL-变换矩阵

原创

mb639813d0717d1 2022-12-13 14:26:02 博主文章分类：Wxwidgets ©著作权

文章标签 glm matrix shader 投影矩阵 #include 文章分类 云平台云计算

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OpenGL数学库glm

前面绘制了一个三角形，虽然比较简单，但我还是想让他有一些可设置的变化，于是这里就开始需要变换矩阵了。不过先抛掉一些枯燥乏味的理论知识，直接使用专门为OpenGl定制的glm库了，有了它，做个什么矩阵变换就轻轻松松，事半功倍了。
glm连接:http://glm.g-truc.net/0.9.5/index.html
将glm下载下来后放在自己引用的include的目录即可
常用三个头文件:

#include <glm/glm.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>
#include <glm/gtc/type_ptr.hpp>

变换三角形

引用以上的头文件
定义自己想要变换的矩阵:

//三角形的变换矩阵
glm::mat4 trans;
//缩放0.5倍
trans = glm::scale(trans, glm::vec3(0.5, 0.5, 0.5));
//逆时针旋转90度
trans = glm::rotate(trans, 90.0f, glm::vec3(0.0, 0.0, 1.0));
//向x轴位移1.5
trans = glm::translate(trans, glm::vec3(1.2, 0.0f, 0.0));

再在顶点shader中新增uniform矩阵变量，并用矩阵*位置数据(vec4)

const char* vertexShaderSource = "#version 330 core\n"
        "layout(location = 0) in vec3 aPos;\n"
        "layout(location = 1) in vec3 aColor;\n"
        "out vec3 vertextColor;\n"
        "uniform mat4 model;\n"
        "void main()\n"
        "{\n"
            "gl_Position = model * vec4(aPos, 1.0);\n"
            "vertextColor =aColor;\n"
        "}\n";

再调用OpenGL的函数设置Uniform变量,切记在设置变量前，先调用一下glUseProgram

//使用当前激活的着色其
glUseProgram(shaderProgram);
//赋值给shader的model变量
unsigned int loc = glGetUniformLocation(shaderProgram, "model");
glUniformMatrix4fv(loc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(trans));

截图比较

变换前
变换后，因为三角型旋转了，所以它的x轴也跟着旋转了90度。注:OpenGL是一个右手坐标系,大拇指x轴，食指y轴,中指z轴

MVP矩阵

mvp矩阵主要就是模拟一个摄像机(或者眼睛)的存在，或许这个世界有很多很多的东西，但是你眼睛所看的东西有限的，只将你所能看到的东西绘制到屏幕上，就是我们想实现的东西。
Model(模型矩阵):其实模型矩阵在上面已经演示了，它主要就是控制本身的模型的数据，比如位置、缩放、旋转
View(视图矩阵):视图矩阵完全可以理解为一个摄像机，走到哪儿就看到什么东西
Projection(投影矩阵):投影矩阵暂时被分为正射投影&透视投影,主要区别在与正射投影会将你所看到的东西老老实实的绘制到屏幕上，而透视投影会根据人眼看物体越远越小的体验而进行模拟

//正射投影矩阵
glm::ortho(0.0f, 800.0f, 0.0f, 600.0f, 0.1f, 100.0f);

//透视投影矩阵
glm::mat4 proj = glm::perspective(glm::radians(45.0f), (float)width/(float)height, 0.1f, 100.0f);

注意:矩阵的计算是从右往左读的，所以在shader中要写成这样

gl_Position =projection* view* model*vec4(aPos,1.0);

使用MVP

先改顶点shader

const char* vertexShaderSource = "#version 330 core\n"
        "layout(location = 0) in vec3 aPos;\n"
        "layout(location = 1) in vec3 aColor;\n"
        "out vec3 vertextColor;\n"
        "uniform mat4 model;\n"
        "uniform mat4 view;\n"
        "uniform mat4 projection;\n"
        "void main()\n"
        "{\n"
            "gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);\n"
            "vertextColor =aColor;\n"
        "}\n";

定义View&Projection矩阵,并给顶点shader进行设置

glm::mat4 view;
// 注意，我们将矩阵向我们要进行移动场景的反方向移动。
view = glm::translate(view, glm::vec3(0.0f, 0.0f, -5.0f));

glm::mat4 projection;
projection = glm::perspective(45.0f, _glViewWidth / (float)_glViewHegiht, 0.1f, 100.0f);

//三角形的变换矩阵
glm::mat4 trans;
//缩放0.5倍
trans = glm::scale(trans, glm::vec3(0.5, 0.5, 0.5));
//逆时针旋转90度
trans = glm::rotate(trans, 90.0f, glm::vec3(0.0, 0.0, 1.0));
//向x轴位移1.5
trans = glm::translate(trans, glm::vec3(1.2, 0.0f, 0.0));

//使用当前激活的着色其
glUseProgram(shaderProgram);
//赋值给shader的model变量
unsigned int loc = glGetUniformLocation(shaderProgram, "model");
glUniformMatrix4fv(loc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(trans));
unsigned int locView = glGetUniformLocation(shaderProgram, "view");
glUniformMatrix4fv(locView, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(view));
unsigned int locPro = glGetUniformLocation(shaderProgram, "projection");
glUniformMatrix4fv(locPro, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(projection));