为GLSL准备模型、视图和投影矩阵

Question

为GLSL准备模型、视图和投影矩阵

javamatrixglsl

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我正在使用vecmath库来帮助矩阵数学，在将OpenGL程序转换为更好地利用glsl时使用。

写完问题后，我有三个小问题:

模型矩阵从哪里获取它的值？
我需要在display()中重置所有模型、视图和投影矩阵吗？即每一帧
在绘制每个对象后，我需要重置模式、视图和投影矩阵吗？

这是我在GLEventListener的reshape函数中计算我的projection和view矩阵的方法..

Matrix4f mProjectionMatrix = createPerspectiveProjection(
    60.0f, width / height, 0.1f, 100.0f);
Matrix4f mViewMatrix = new Matrix4f();
mViewMatrix.setIdentity();

辅助函数...

private Matrix4f createPerspectiveProjection(float fov, float aspect, float zNear, float zFar){

    Matrix4f mat = new Matrix4f();

    float yScale = (float) (1 / (Math.tan(Math.toRadians(fov / 2))));
    float xScale = yScale / aspect;
    float frustrumLength = zFar - zNear;

    mat.m00 = xScale;
    mat.m11 = yScale;
    mat.m22 = -((zFar + zNear) / frustrumLength);
    mat.m23 = -1;
    mat.m32  = -((2 * zFar * zNear) / frustrumLength);
    mat.m33 = 0;

    return mat;
}

在GLEventListener的display()方法中，我对下一步操作不确定。

从概念上讲，我脑海中有以下步骤，请问这些是我需要执行的正确步骤吗？..

public void display(GLAutoDrawable gLDrawable){

    // reset view matrix, needed?

    // Calculate the model view projection matrix .. where does model matrix get it's values from?

    // translate to Square1's position?
    // rotate to Square1's angle?
    // draw Square1 .. passing MVP matrix

    // translate to Square2's position?
    // rotate to Square2's angle?
    // draw Square2 .. passing MVP matrix
}

这是我的顶点着色器...

uniform mat4 uMVPMatrix;
attribute vec4 vPosition;
void main() {
    gl_Position = uMVPMatrix * vPosition;
}

- bobbyrne01

[SO]推荐每个线程只提出一个问题。虽然您的子问题可能更或少相关，但考虑将它们分成单独的问题线程仍然是一个好主意。这将提高您获得每个问题的良好答案的机会，并且也符合[SO]的建议。 - Eugene Podskal

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Sri Harsha Chilakapati · Accepted Answer

在我的OpenGL应用程序中，我保留了三个矩阵。它们是模型、视图和投影矩阵。所有这些矩阵都使用uniforms发送到着色器，并且着色器会处理它们。

gl_Position = mProj * mView * mModel * vec4(position, 1.0);

也就是说，位置默认在本地对象空间中。将其与模型矩阵相乘应用于该模型的平移、旋转和缩放，转换后的顶点现在位于世界空间中。

现在，顶点被视图矩阵乘以，它应用了相机的变换，如相机位置和方向。现在，顶点将位于眼睛空间中。

最后，顶点将与投影矩阵相乘，应用透视或正交的效果，这取决于我选择使用什么。最终，在变换之后，顶点将处于规范化设备坐标中（从-1到+1），并由OpenGL渲染。

模型矩阵的值从哪里获取？

模型矩阵默认为单位矩阵。每当您只想转换实体而不是整个世界时，您将把变换矩阵与模型矩阵相乘，并将结果设置为新的模型矩阵。这使您可以为场景中每个模型实例保留单独的属性。

我需要在display()中重置所有模型、视图和投影矩阵吗？即每一帧？

不需要。您可以创建矩阵，但是每当客户端即程序中的矩阵值更改时，您必须更新着色器程序中的uniform。

绘制每个对象后，我是否需要重置模式、视图和投影矩阵？

通常不需要。通常您会保留一个投影矩阵和一个视图矩阵，但对于场景中的每个对象，会有多个模型矩阵。投影矩阵通常在应用程序的整个过程中都不会更改，因此无需重新更新它。视图矩阵与相机一起使用，因此通常也是整个场景中的一个。但是，每个对象的模型矩阵将不同，因此您必须在每个帧中更新它。

您从哪里获取模型矩阵值？即它们是由什么生成的？

有某些公式可以创建这些矩阵，例如您上面的辅助方法，它基于相机镜头的视野和纵横比生成透视投影矩阵。很难在此处解释所有这些公式，因此您可以查看我的Transforms类的源代码，其中包含此类函数。

在我的GitHub代码库中查看Transforms类的源代码。它并没有完全记录，但我认为你可以使用它们。

希望这可以帮到你。