OpenGL的gluLookAt观察变换函数详解

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）。

注意：

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

实例代码如下：

#include "stdafx.h"
#include <GL/glut.h>
#include <stdlib.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

gluLookAt(0.0,0.0,5.0,  0.0,0.0,0.0,  0.0,1.0,0.0);
glutWireTeapot(2);
glutSwapBuffers();
}

void reshape (int w, int h)
{
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);
}

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);
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：



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（使用视图变换）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）。
另外注意：视图变换要在模型变换之前进行。

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