OpenGL ES2.0模型视图矩阵2D

Question

我正在将OpenGL ES1.1迁移到2.0，用于2D目的（正交），但我在弄清如何应用变换（矩阵乘法顺序）方面遇到了一些问题。我只需要绕Z轴旋转，以及在X和Y上缩放，这两个值始终相同，因此这应该会显着简化事情。

我的当前方法（ES1.1）完美地工作，有一个虚拟摄像机，位于与物体相同的绝对坐标空间中。

在每个帧的开始时，我首先通过调用摄像机的变换来进行变换。

    glRotatef(angle, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    glScalef(zoom, zoom, 0.0f);
    glTranslatef(-pos.x, -pos.y, 0.0f); // negative position to shift everything back to the center of the view

对于对象，看起来像这样（省略纹理和绘制调用）。

   glPushMatrix(); // to preserve camera transform
   glTranslatef(pos.x, pos.y, 0.0f);
   glScalef(scale, scale, 0.0f);
   glRotatef(angle, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
   // drawing done here
   glPopMatrix();

我正在尝试在ES2.0中获得相同的功能，但是所有矩阵操作都必须手动执行。

从这个链接中，我发现正确的乘法顺序应该是((缩放 * 旋转) * 平移)

在此基础上，我提出了一个单矩阵公式，将所有这些内容组合在一起，因为2D要简单得多。 我还包括了一个正交投影矩阵。 对于一个测试着色器，我有以下代码:

   attribute vec4 position;
   attribute vec4 color;

   varying vec4 colorVarying;

   uniform vec2 translate;
   uniform float rotate;
   uniform float scale;
   uniform vec4 camera; // x, y, z = angle, w = zoom

   void main()
   {

        const float w = 3.2;
        const float h = 4.8;

        mat4 projection = mat4(1.0/w, 0.0, 0.0, 0.0,
                       0.0, 1.0/h, 0.0, 0.0,
                       0.0, 0.0, -1.0, 0.0,
                       0.0, 0.0, 0.0, 1.0);

        float s1 = scale * sin(rotate);
        float s2 = scale * cos(rotate);

        mat4 m = mat4(s2, s1, 0.0, 0.0,
              -s1, s2, 0.0, 0.0,
              0.0, 0.0, 1.0, 0.0,
              translate.x, translate.y, 0.0, 1.0);

        gl_Position = projection * m * position;

        colorVarying = color;
  }

这个程序对每个自由度的运作都与预期一致。然而，我无法想出如何整合相机。着色器中矩阵的乘法顺序与gl调用的顺序不匹配，因此我不确定如何将我的相机调用转换为乘法。起初，我还尝试为相机计算一个单独的变换矩阵，并像这样设置最终位置：

    gl_Position = projection * cam * m * position;

我认为无论相机矩阵本身的顺序如何（我尝试了多种方式，都没有正确工作），所有相机和对象模型视图变换必须编译到单个模型视图矩阵中（每个矩阵乘以最后一个，从相机变换开始，然后是对象，但显然是按特定顺序）。 这个操作顺序让我感到困惑，特别是它与ES1.1中正常工作的情况不符。 有人能解释一下正确的顺序吗？为什么gl调用与实际乘法不同？

- user1137704

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谢谢，这篇文章真的让我开始了！ - dac2009

Answer 1

如果这在OpenGLES 1.1中适用于您

glRotatef(angle, 0.0f, 0.0f, 1.0f); //camera
glScalef(zoom, zoom, 0.0f);         //camera
glTranslatef(-pos.x, -pos.y, 0.0f); //camera

glTranslatef(pos.x, pos.y, 0.0f);   //model
glScalef(scale, scale, 0.0f);       //model
glRotatef(angle, 0.0f, 0.0f, 1.0f); //model

那么在OpenGLES 2.0中的等效操作将是（按照相同顺序）：

modelViewMatrix = camRotate * 
                  camScale * 
                  camTranslate * 
                  objTranslate * 
                  objScale * 
                  objRotate;

要添加投影矩阵，只需在左侧附加即可：

mvpMatrix = proj * modelViewMatrix;

要对顶点进行变换，将其右乘：

transformed = mvpMatrix * in_vert;

- Tim

Answer 2

在glPushMatrix、glTranslatef、glScalef、glRotatef和glPopMatrix之后，您将获得推送到堆栈中的矩阵。因此，它几乎什么都没有做。

但是无论如何，如果您想要复制以这个顺序执行的xform的矩阵（glTranslatef、glScalef、glRotatef），则需要按相同顺序进行乘法操作（translation * scale）* rotation。

- ChatCloud

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我注意到你在翻译缩放时加了括号，但这可能会有一点误导，因为它们并不是必需的。 (AB)C 和 A(BC) 以及 AB*C 是相同的。 - Tim

抱歉，我应该更清楚地表达，我在这里省略了我的绘图调用，以减少混乱，但是我在弹出矩阵之前绘制每个对象（或精灵）。 - user1137704