最近在學(xué)習(xí)OpenGL，把學(xué)習(xí)的一些過程寫在這里，希望與大家共同分享討論。歡迎光臨我的個人網(wǎng)站Orient.ren一起討論學(xué)習(xí)。這里是我的GitHub果您喜歡，不妨點個贊？?
坐標(biāo)系統(tǒng)分為五大類：
局部空間(Local Space)或被稱為物體空間(Object Space)
指的是單個物體的坐標(biāo)系統(tǒng)。
世界空間(World Space)
指多個物體同時放在一個世界的坐標(biāo)系統(tǒng)。物體坐標(biāo)從局部空間變換到世界空間是由模型矩陣(Model Matrix)實現(xiàn)的。
模型矩陣：是一種變幻矩陣，它通過對物體進(jìn)行位移、縮放、旋轉(zhuǎn)來將它放置在預(yù)期的位置或朝向。
觀察空間(View Space)或被稱為視覺空間(Eye Space)、攝像機空間(Camera Space)
將世界空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為用戶視野前方的坐標(biāo)而產(chǎn)生的結(jié)果。也就是從攝像機視角所觀察到的空間。通常由一系列的唯一和旋轉(zhuǎn)的組合來完成。
這些組合被存儲在一個觀察矩陣(View Matrix)里，它被用來將世界坐標(biāo)變幻到觀察空間坐標(biāo)。
裁剪空間(Clip Space)
將規(guī)定范圍之外的物體裁剪掉（不可視化）。它由投影矩陣(Projection Matrix)實現(xiàn)。
投影分為正射投影和透視投影。
創(chuàng)建正射投影矩陣可以用GLM的內(nèi)置函數(shù)glm::ortho:
/*p1、p2：指定了平截頭體的左右坐標(biāo)，
*p3、p4：制訂了平截頭體的底部和頂部，
*p5、p6：定義了近平面和遠(yuǎn)平面的距離
*/
glm::ortho(0.0f, 800.0f, 0.0f, 600.0f, 0.1f, 100.0f);
創(chuàng)建透視投影矩陣可以用以下函數(shù)創(chuàng)建：
/*p1：定義了fov(視野：`Field of View`)的值，并且設(shè)置了觀察空間的大小，一般為了真實效果，設(shè)置為45.0f，
*p2：設(shè)置寬高比，由視口寬除以高所得，
*p3、p4：設(shè)置了平截頭體的近、遠(yuǎn)平面距離，通常按以下值設(shè)置。
*/
glm::nat4 proj = glm::perspective(glm::radians(45.0f), (float)width/(float)height, 0.1f, 100.0f);
屏幕空間(Screen Space)
屏幕空間也就是我們在屏幕上所能看見的一個窗口空間
一個物體的頂點坐標(biāo)起始于局部空間(Local Space)，在這里被稱為局部坐標(biāo)(Local Coordinate)，之后會變味世界坐標(biāo)(World Coordinate)，觀察坐標(biāo)(View Coordinate)，裁剪坐標(biāo)(Clip Coordinate)，在最后以屏幕坐標(biāo)(Screen Coordinate)的形式結(jié)束
一個頂點坐標(biāo)將會根據(jù)以下過程變換到裁剪坐標(biāo)：
V(clip) = M(projection) · M(view) · M(model) · V(local)
最后頂點應(yīng)該被賦值到頂點著色器中的gl_Position， OpenGL將會自動進(jìn)行透視除法和裁剪將其變化到標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備坐標(biāo)，然后通過glViewPort內(nèi)部的參數(shù)來將標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備坐標(biāo)映射到屏幕坐標(biāo)。
3D
模型矩陣
創(chuàng)建一個包含位移、縮放與旋轉(zhuǎn)的模型矩陣，將物體變換到全局的世界空間，下面這個模型矩陣使得物體繞x軸旋轉(zhuǎn)，使它看起來像放在地上一樣：
glm::mat4 model;
model = glm::rotate(model, glm::radians(-55.0f), glm：：vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f));
觀察矩陣
創(chuàng)建一個觀察矩陣，將物體在場景里稍微后移，以使得物體變成可見的：
glm::mat4 view
view = glm::translate(view, glm::vec3(0.0f, 0.0f, -3.0f));
投影矩陣
最后定義一個投影矩陣，在這里使用透視投影：
glm::mat4 projection
projection = glm::perspective(glm::radians(45.0f), screenWidth / screenHeight, 0.1f, 100.0f);
申明uniform變換矩陣
創(chuàng)建變換矩陣后，將它們傳入著色器。首先申明一個uniform變換矩陣然后將它乘以頂點坐標(biāo)：
#version 410 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
...
uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;
void main()
{
gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
}
然后將矩陣傳入著色器（通常在每次的渲染迭代中進(jìn)行，因為變換矩陣會經(jīng)常變動）：
int modelLoc = glGetUniformLocation(ourShader.ID, "model");
glUnifromMatrix4fv(modelLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(model));
...
//觀察矩陣和投影矩陣類似
繪制旋轉(zhuǎn)的立方體
隨時間旋轉(zhuǎn)函數(shù)：
model = glm::rotate(model, (float)glfwGetTime() * glm::radians(50.0f), glm::vec3(0.5, 1.0f, 0.0f));
使用glDrawArrays繪制立方體，總共36個頂點。
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
開始深度測試
z緩沖也叫深度緩沖(Depth Buffer)，所有的深度信息都存儲在其中。OpenGL會根據(jù)深度值來判斷物體是否被遮擋，若是則丟棄。這個過程稱為深度測試(Depth Testing)，開啟它需要添加以下函數(shù)：
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
在每次迭代前需要清除深度緩沖：
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
繪制更多立方體
首先在一個glm::vec3數(shù)組中定義10個立方體位置：
glm::vec3 cubePositions[] = {
glm::vec3( 0.0f, 0.0f, 0.0f),
glm::vec3( 2.0f, 5.0f, -15.0f),
glm::vec3(-1.5f, -2.2f, -2.5f),
glm::vec3(-3.8f, -2.0f, -12.3f),
glm::vec3( 2.4f, -0.4f, -3.5f),
glm::vec3(-1.7f, 3.0f, -7.5f),
glm::vec3( 1.3f, -2.0f, -2.5f),
glm::vec3( 1.5f, 2.0f, -2.5f),
glm::vec3( 1.5f, 0.2f, -1.5f),
glm::vec3(-1.3f, 1.0f, -1.5f)
};
在渲染循環(huán)當(dāng)中調(diào)用glDrawArrays10次：
for (unsigned int i = 0; i < 10; i++) {
// calculate the matrix for each object and pass it to shader before drawing
glm::mat4 model;
model = glm::translate(model, cubePositions[i]);
float angle = 20.0f * (i + 1);
model = glm::rotate(model, (float)glfwGetTime() * glm::radians(angle), glm::vec3(1.0f, 0.3f, 0.5f));
ourShader.setMat4("model", model);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
}
最終繪制效果如下：
