Opengl---gluLookAt函数详解

下面的一段摘自百度百科：
视点转换
函数原型
void gluLookAt(GLdouble eyex,GLdouble eyey,GLdouble eyez,GLdouble centerx,GLdouble centery,GLdouble centerz,GLdouble upx,GLdouble upy,GLdouble upz);
该函数定义一个视图矩阵，并与当前矩阵相乘。
第一组eyex, eyey,eyez 相机在世界坐标的位置
第二组centerx,centery,centerz 相机镜头对准的物体在世界坐标的位置
第三组upx,upy,upz 相机向上的方向在世界坐标中的方向
你把相机想象成为你自己的脑袋：
第一组数据就是脑袋的位置
第二组数据就是眼睛看的物体的位置
第三组就是头顶朝向的方向（因为你可以歪着头看同一个物体）。

#include <gl/glut.h>
void init(void)
{
glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0); //背景黑色
}

void display(void)
{
glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glColor3f (1.0, 1.0, 1.0); //画笔白色
glLoadIdentity();  //加载单位矩阵,等价于重置模型视图矩阵，其功能是用一个4×4的单位矩阵来替换当前矩阵
gluLookAt(0.0,0.0,5.0,  0.0,0.0,0.0,  0.0,1.0,0.0); //会产生一个视图矩阵A，使得当前矩阵乘以矩阵A
//glTranslatef( 0.0, 0.0, -5.0 ); //与上面的gluLookAt等价，会产生一个模型矩阵
glutWireTeapot(2);
glutSwapBuffers();
}

void reshape (int w, int h) //必须要设置视口，设置投影矩阵，模型观察矩阵
{
glViewport (0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h);
glMatrixMode (GL_PROJECTION);
glLoadIdentity ();  //设置单位矩阵，会重置投影矩阵
gluPerspective(60.0, (GLfloat) w/(GLfloat) h, 1.0, 20.0); //产生一个投影矩阵 gluPerspective的是创建一个投影矩阵并且与当前矩阵相乘
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);  //设置模型视图矩阵，glMatrixMode(GL_MODELVIEW);表示后面产生的矩阵E是用来设置模型视图矩阵C，即C=C*E
glLoadIdentity();  //重置模型视图矩阵B，其功能是用一个4×4的单位矩阵来替换当前矩阵 其功能是用一个单位矩阵来替换当前矩阵
gluLookAt (0.0, 0.0, 5.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);  //会产生一个视图矩阵C，使得B=B*C

}
int main(int argc, char** argv)
{
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode (GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);
glutInitWindowSize (500, 500);
glutInitWindowPosition (100, 100);
glutCreateWindow (argv[0]);
init ();
glutDisplayFunc(display);
glutReshapeFunc(reshape);  //没有这句不会显示茶壶，窗口显示时会调用reshape函数
glutMainLoop();
return 0;
}

一、上面的display()函数中：gluLookAt(0.0,0.0,5.0, 0.0,0.0,0.0, 0.0,1.0,0.0); 相当于我们的脑袋位置在(0.0,0.0,5.0)处，眼睛望向(0.0,0.0,0.0),即原点。后面的三个参数(0.0,1.0,0.0),y轴为1，其余为0，表示脑袋朝上，就是正常的情况。看到的情况如下图：


壶嘴在右，壶柄在坐，壶底在下，壶盖在上。
 
二、若将gluLookAt的后三个参数设置为（0.0,-1.0,0.0）,即y轴为-1,其余为0。这样表示脑袋向下，即人眼倒着看，看到的效果如下图：


 
三、再次修改gluLookAt的后三个参数为（1.0,0.0,0.0）;x轴为1，其余为0.即人的脑袋像右歪90度来看，即顺时针转90度（换个角度思考就是壶逆时针转90度），猜想看到的结果应该是壶嘴在上，壶盖在右，壶底在左，壶柄在下。如下图：


 

其余情况依次类推。再次重述gluLookAt的参数，前三个参数表示的是脑袋的位置，中间三个参数是人眼的朝向，后三个位置表示的是脑袋朝向的方向。
如果并没有调用gluLookAt(),那么照相机就被设置为默认的位置和方向。在默认情况下，照相机位于原点，指向z轴的负方向，朝上向量为(0,1,0)。
可以修改原来的代码。把视图变换函数gluLookAt()函数，改为模型变换函数glTranslatef(),并使用参数(0.0,0.0,-5.0)。这个函数的效果和使用gluLookAt()函数的效果是完全相同的，原因：
     gluLookAt()函数是通过移动照相机（使用试图变换）来观察这个立方体，而glTranslatef()函数是通过移动茶壶（使用模型变换）。

Direct3D中把模型矩阵（在Direct3D中称为世界矩阵）与视图矩阵分开了，而在OpenGL里面把它们先相乘，称为模型视图矩阵。

搞清楚OpenGL中的坐标系之间的变换，它们如下： 本地坐标系-->世界坐标系-->眼坐标系-->裁剪坐标系  一般gluLookAt()用于从世界坐标系到眼坐标系的转换，但是由于OpenGL里面模型视图矩阵直接将本地坐标系转换为眼坐标系，所以gluLookAt()应该被用来设置模型视图矩阵，但是有一点得注意了：  gluLookAt()的调用应该在场景绘制初glLoadIdentity()函数调用之后，在所有的glTranslate*()、glRotate*()、glScale*()函数调用之前调用，且只调用一次，类似代码如下:
   glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); gluLookAt(...);  //这里最好先调用glPushMatrix()  //下面就可以任意调用glTranslate*()，glRotate*()，glScale*()等函数了，注意如果再次调用了glLoadIdentity(),则需要重新调用gluLookAt()  //也就是说，如果让gluLookAt()函数调用达到想要的效果的话，gluLookAt()设置的矩阵一定是模型视图矩阵所乘的第一个矩阵，且最多乘一次
  另外我觉得调用glLookAt(有视野的上方向)这个函数虽然改变了当前的矩阵，但是却不会对模型坐标产生影响；对glTranslate改变当前矩阵的同时，也会改变模型坐标，所以这也在另一个方面说明了这2个函数的效果是不同的！

总结
1：gluLookAt()是用于模型视图矩阵的，有时使用该函数，可能无效果，看看是否在渲染函数中设置了glLoadIdentity(),以及看看是否 当前设置的是模型视图矩阵，即看看是否有了glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
2：若需要重新设置投影矩阵，模型视图矩阵等，需要依次调用reshape中的函数，即：

 glViewport (0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h);   

   glMatrixMode (GL_PROJECTION);  

   glLoadIdentity ();  

   gluPerspective(60.0, (GLfloat) w/(GLfloat) h, 1.0, 20.0);  

   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);  

   glLoadIdentity();  

   gluLookAt (0.0, 0.0, 5.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0); 

3.
来自百度百科的说明：

通常，视点转换操作在模型转换操作之后发出，以便模型转换先对物体发生作用。场景中物体的顶点经过模型转换之后移动到所希望的位置，然后再对场景进行视点定位等操作。模型转换和视点转换共同构成模型视景矩阵。

gluLookAt可以在投影变换之后或模型变换后调用。因为投影变换是设置视景体的大小和形状，gluLookAt即设置视景体在世界坐标的位置和方向来观察物体，所以只要gluLookAt在视景体设置完成后调用即可，与变换模式无关。

gluPerspective函数是对投影矩阵进行变换（GL_PROJECTION），这一点一定要搞清楚。在实际应用时，可以用gluPerspective函数设置近平面、远平面。

转载来源：http://blog.csdn.net/ivan_ljf/article/details/8764737#