如何在OpenGL中处理透视投影？

Question

如何在OpenGL中处理透视投影？

3

我正在使用Haskell的OpenGL绑定编写基本渲染演示。问题是它几乎无法处理超过2000个顶点。我的伪代码如下：

terrain = The set of points generated from [-1...1] x [-1...1] x [-1...1].
camera = Camera at position (xc, yc) with angles (ax, ay, az).
while running:
    input = anything that moves the camera's position or angles
    projected = []
    for point in terrain:
        projected.append(camera.perspectiveProjection(point))
    renderPoints(projected)

我认为问题在于我手动将我的三维点转换为二维点，然后使用OpenGL来绘制这些点。我的问题是：我应该提供给OpenGL三维点，然后使用OpenGL内置的投影吗？我感觉我理解透视投影的工作原理——只是不确定我是否应该手动执行此操作。

编辑：以下是我的代码大部分内容。我省略了一些仅凭函数定义就可以自我解释的部分。

main :: IO()
main = do
    (_progName, _args) <- getArgsAndInitialize
    initialDisplayMode $= [DoubleBuffered]
    _window <- createWindow "Hello, World"
    -- The camera position followed by pitch, yaw and roll.
    camera <- newIORef Camera [0,0,0] 0 0 0
    displayCallback $= display camera
    mainLoop

display :: IORef Camera -> DisplayCallback
display camIO = do
    camera <- get camIO
    clear [ColorBuffer, DepthBuffer]
    clear [ColorBuffer]
    renderPrimitive Points $ mapM_ vertex 
        $ map perspectiveProjection camera points
    swapBuffers
    postRedisplay Nothing

- sdasdadas

OpenGL是一个光栅化器，它可以为您完成所有的投影。请查看GLFW-b-demo以获取一个相当简洁的演示。 - DiegoNolan

4

我的问题是：我应该向OpenGL提供三维点，然后使用OpenGL内置的投影来处理吗？很可能是这样，但由于缺乏细节，很难确定。您想要实现什么样的效果，以及您当前是如何实现的？您提供了一些粗略的伪代码，但更多地介绍您正在使用的确切API调用将会有所帮助。同时，您要渲染的内容也不太清楚。 - Jason Dagit

@JasonDagit 我已经编辑了我的代码示例 - 希望这样更加清晰明了。我的目标是在三维空间中绘制一堆顶点（points）。然后，我想监听按键事件，并在该空间内移动一个 Camera 对象。这些点应该根据相机的位置和角度进行渲染。 - sdasdadas

1

只是为了确认一下：您是否推出了自己的（基于CPU的）投影算法？ - Charles Welton

你的OpenGL版本是什么？根据版本，有多种处理投影的方法，你可以使用内置代码传递3D点并让OpenGL处理投影，或者你可以有一个投影矩阵，将其传递给顶点着色器进行渲染。第二种情况是目前行业标准，因为它给你更多的灵活性。 - Raxvan

显示剩余2条评论

1个回答

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Charles Welton · Accepted Answer

正如您猜测的那样，编写自己的投影算法可能会非常慢。此外，除非您正在进行极其复杂的操作，否则OpenGL（或更具体地说GLU）有一组函数可以解决大多数问题。

传统的透视投影最简单的方法是使用具有位置、查看点和上向量的摄像机。就个人而言，我认为这比使用旋转角度定义相机轴更简单。一旦您拥有了这个，您的显示功能就可以像这样：

import Graphics.Rendering.OpenGL.GLU.Matrix

display :: IORef Camera -> DisplayCallback
display camIO = do
    camera <- get camIO
    perspective fov aspect zNear zFar
    lookAt (position camera) (lookAt camera) (upVector camera)
    -- call clear functions
    -- call renderPrimitive with the untransformed points.

lookAt函数可以改变相机的位置和方向，给相机属性。而perspective是一个函数，它获取有关相机和窗口的信息，并创建适当的透视投影。如果您发现它不能提供足够的投影控制，则可以使用Graphics.Rendering.OpenGL.GL.CoordTrans中的frustum函数。

PS：正确的方法是有一个setup函数来设置投影矩阵，并在需要时让显示函数更改模型视图矩阵。然而，上述代码应该可以工作。

PS2：如评论中指出的那样，实现这个的方式严重依赖于OpenGL版本，我不知道Haskell支持哪些版本的OpenGL。此实现基于OpenGL 2.1及以下版本。