Qt下的OpenGL 编程（9）3D视图变换、旋转的地球

一、提要

视图变换是3D图形中的一个很重要的概念，需要一些抽象的思维去理解。说完概念之后我们会写一个自旋转的地球的例子来帮助理解。

二、照相机比喻

在《OpenGL Programming Guide 》中将所有的3D变换统一到一个有意思的现实世界模型，照相机比喻。

1.确定照相机的位置的过程对应于“视图变换”（Viewing Transformations）

2.确定物体位置的过程对应于“模型变换”（Modeling Transformations)

3.确定照相机放大倍数的过程对应于“投影变换”(Projection Transformations)

4.确定照片大小的过程对应于“视口变换”(Viewport Transformations)

之前我们有解释过一个函数：gluPerspective，它的作用就类似于设置摄像机的参数。

今天我们要重点了解的是：

void gluLookAt(GLdoubleeyeX,

 GLdoubleeyeY,

 GLdoubleeyeZ,

 GLdoublecenterX,

 GLdoublecenterY,

 GLdoublecenterZ,

 GLdoubleupX,

 GLdoubleupY,

 GLdoubleupZ);

 一共有9个参数，还是用一台摄像机来比喻，前三个参数就是摄像机所处的位置，

中间三个参数是摄像机要对准的地方，最后三个是摄像机观察的角度（横着看，竖着看，斜着看...）.

三、自旋转地球

编程的思路：首先在空间建立一个球体，然后赋予地球的材质，利用之前的动画原理使它不断地绕着轴线旋转，通过改变不同的视图，我们可以观察到地球不同的旋转方式，而模型位置没有任何改变。

主要代码：

void NeHeWidget::initializeGL()

{

//载入纹理

loadGLTextures();

// 启用阴影平滑

glShadeModel( GL_SMOOTH );

// 黑色背景

glClearColor( 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 );

// 设置深度缓存

glClearDepth( 1.0 );

// 启用深度测试

glEnable( GL_DEPTH_TEST );

//启用纹理

glEnable( GL_TEXTURE_2D );

// 所作深度测试的类型

glDepthFunc( GL_LEQUAL );

// 告诉系统对透视进行修正

glHint( GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST );

// 开启剔除操作效果

glEnable(GL_CULL_FACE);

// 使用平滑法线

gluQuadricNormals(mySphere, GL_SMOOTH);

// 使用纹理

gluQuadricTexture(mySphere, GL_TRUE);

// 设置球纹理映射

}

void NeHeWidget::paintGL()

{

// 清除屏幕和深度缓存

glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );

//移到屏幕的左半部分，并且将视图推入屏幕背后足够的距离以便我们可以看见全部的场景

//glTranslatef(0.0f,0.0f,zoom);

glRotatef( yRot, 0.0,0.0,1.0 );

glColor3f(1.0,1.0,1.0);

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[0]);

glPushMatrix();

gluSphere(mySphere, 0.55f, 40, 40);

glPopMatrix();

//旋转速度

yRot += 0.4;

glLoadIdentity();

//gluLookAt (2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0);

 //gluLookAt (0.0, 0.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0);

gluLookAt (2.0, 0.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0);

glFlush();

//fps的字体颜色

glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);

//计算FPS

calFrequency();

}

这里用到的建立球的方式是二次曲面建模，比较简单主要过程如下：

//声明一个二次曲面

GLUquadricObj *mySphere； //初始化

mySphere=gluNewQuadric();

//通过二次曲面建立球体

gluSphere(mySphere, 0.55f, 40, 40);

给二次曲面添加纹理的方法如下：

 //剔除背面

glEnable(GL_CULL_FACE);

glCullFace(GL_BACK);

// 使用平滑法线

gluQuadricNormals(mySphere, GL_SMOOTH);

// 使用纹理

gluQuadricTexture(mySphere, GL_TRUE);

// 设置球纹理映射

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture[0]);

系统默认是两面贴图的，前面的两句话用于剔除我们看不到的面，节省系统开销。

但是，需要说明的是，背面剔除后，在转换视角，到背面变成正面的那一瞬间，会需要重新渲染背面，此时效率较低，事实上，这么一个简单的程序，再没有开启背面剔除时，从正面到背面的转换非常流畅，开启后，转换会有明显的小小迟缓，但是好处就是背面没有需要显示的时候是不占用资源的了，孰优孰劣，开启与否，那就只能看情况把握了。

最后的效果如下：

通过调节gluLookAt的参数，我们可以切换不同的视角。

参考资料
1.《 OpenGL Reference Manual 》， OpenGL 参考手册2.《 OpenGL 编程指南》（《 OpenGL Programming Guide 》）， Dave Shreiner ， Mason Woo ， Jackie Neider ， Tom Davis 著，徐波译，机械工业出版社3. 《win32 OpenGL编程 》 一个大牛的博客 http://blog.csdn.net/vagrxie/article/category/628716/3