OpenGL定义

OpenGL被定义为”图形硬件的一种软件接口”.实质上是3D图形和模型库,具有高度可移植性,具有非常快的速度。

OpenGL架构

术语pipeline常用于阐述彼此紧密联系的一系列事件

管线(pipeline)是一个过程,可能涉及两个或多个独特的阶段或步骤。应用程序进行OpenGL函数调用时,这些命令被放置在一个命令缓冲区,该缓冲区最终填满了命令,定点数据,纹理等东西,缓冲区被刷新时,命令和数据就传递给下一个阶段

OpenGL Application(应用程序): Geometry (几何),texture(纹理)

Vertex data (顶点数据):lighting(光照),transform(变换),scale(缩放)

Geometry(几何):Rasterization(光栅),clipping(剪裁)

Fragment(段):frog(雾) ,texture(纹理)

Framebuffer(帧缓冲区):Stencil(蒙版),alpha(透明度),z-tests(深度测试),blending(混合)

Eyeballs(眼球)
OpenGL坐标

屏幕坐标系:横轴是X轴,纵轴是Y轴,分别向右是正方向,向下是正方向,原点在左上角。

数学坐标系:原点在左下方,向上是X轴的正方向

OpenGL3D坐标系: 与数学坐标系相似,左下角是原点,向右和向上是正值。添加第三个量Z轴。z轴方向从屏幕内部指向屏幕外部。

OpenGL空间位置变换
  1. 视图矩阵

    表示观察者或者是相机的位置以及朝向。架设相机的过程

    Matrix4 mx4 = Matrix4.LookAt(0f, 0f, 5f, 0f, 0f, 0f, 0f, 1f, 0f);

    前三个参数表示相机的位置,接下来的三个参数表示目标观察点的位置(两点确定了视线的方向),最后三个参数表示了相机的方 向。

    模型矩阵变换

    描述物体的位置

    模型视图变换

    相机和物体是相对运动。所以一般用模型视图矩阵类表示相机与物体的相对位置。

  2. 投影矩阵变换

    摄像机的视角以及视觉范围。类似对角的操作

    通过定义平截头体(视景体)

  3. 视口矩阵变换

    视口矩阵变换是一种伪变换,是将规范化的设备坐标进行缩放到视口的变换。类型冲印胶片的操作

简单的OpenGL 操作顺序
   /// 1.控件OnCreate方法中
// 设置清屏色
GL.ClearColor(Color.SkyBlue); // 设置清屏色
/// 2. Resize方法中
// 1. 设置视口
GL.Viewport(0, 0, c.ClientSize.Width, c.ClientSize.Height); // 2. 操纵投影矩阵,设置平截头体(比例通常和视口比例相同,否则输出画面会走样)
//矩阵模式,投影矩阵,openGL基于状态机
GL.MatrixMode(MatrixMode.Projection); // 加载单位矩阵,重置矩阵的状态
GL.LoadIdentity(); // 设置平截头体(视景体)
GL.Frustum(-aspect_ratio, aspect_ratio, -1.0f, 1.0f, 3.0f, 7.0f); // 创建平截头体
// 另外一种方法
//Matrix4 perpective = Matrix4.CreatePerspectiveFieldOfView(MathHelper.PiOver4,aspect_ratio,1.0f,100.0f);
//GL.LoadMatrix(ref perpective); /// 3. Paint或者DrawFrame()方法中
// 清除颜色缓冲区
GL.Clear(ClearBufferMask.ColorBufferBit); // 操纵模型视图矩阵,设置眼球参数
GL.MatrixMode(MatrixMode.Modelview);
GL.LoadIdentity(); // 设置观察者参数
Matrix4 mx4 = Matrix4.LookAt(0f, 0f, 5f, 0f, 0f, 0f, 0f, 1f, 0f);
GL.MatrixMode(MatrixMode.Modelview);
GL.LoadMatrix(ref mx4);
// 绘制图形
GL.Begin(BeginMode.Polygon);
GL.Vertex3(-1.0f, -1.0f, 2.0f);
GL.Vertex3(1.0f, -1.0f, 2.0f);
GL.Vertex3(1.0f, 1.0f, 2.0f);
GL.Vertex3(-1.0f, 1.0f, 2.0f);
GL.End(); // 交换缓冲区
glControl1.SwapBuffers();

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