1 / 32

Viewing

Viewing. 靜宜大學資工系 蔡奇偉 副教授 2003-2005. 大綱. 簡介 端點座標的轉換. 簡介. 底下我們比較用 OpenGL 程式產生場景畫面和用相機拍照的過程：. 相機 OpenGL 1. 選定相機位置和拍攝的角度 viewing transformation 2. 安排場景中物件的位置 modeling transformation 3. 選擇鏡頭或調整縮放度 projection transformation 4. 決定沖印的尺吋 viewport transformation. 端點座標的轉換.

hammer
Télécharger la présentation

Viewing

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Viewing 靜宜大學資工系 蔡奇偉 副教授 2003-2005

  2. 大綱 • 簡介 • 端點座標的轉換

  3. 簡介 底下我們比較用 OpenGL 程式產生場景畫面和用相機拍照的過程： 相機 OpenGL 1. 選定相機位置和拍攝的角度 viewing transformation 2. 安排場景中物件的位置 modeling transformation 3. 選擇鏡頭或調整縮放度 projection transformation 4. 決定沖印的尺吋 viewport transformation

  4. 端點座標的轉換

  5. Model/View Transformation 由於相機和物件的座標變換是彼此相對的，譬如：物件固定不動而相機往左移 10 單位等同於相機不動而物件往右移 10 單位，所以 OpenGL 把兩者合併在一起，稱為 Model/View Transformation。 由於 OpenGL 使用矩陣堆疊，因此我們應該按照下列順序來安排程式碼： • 設定相機的位置、角度、與拍攝方向。 • 物件的座標變換，如平移、旋轉、或放大縮小。 • 建立物件模型（用物件座標系統） 經過這一道座標變換我們得到物件在相機座標系統下的座標，稱之為 eye coordinates。

  6. Projection Transformation 若指定了剪裁面（clipping planes），OpenGL 先截除掉落在剪裁面以外的物件部分，然後再實施透視（perspective）投影或正交（orthogonal）投影的轉換。此外，落在視體（ viewing volume）之外的物件部分也會自動地被截除。 經過這一道轉換所得的座標稱為 clip coordinates。

  7. Perspective division 這一個階段把 clip coordinate 的齊次座標 (x, y, z, w) 改成三維座標 (x/w, y/w, z/w)，稱之為 normalized device coordinates（正規化裝置座標）。

  8. Viewport Transformation 所謂 viewport（視埠）是指視窗上的一塊矩形區域。透過 viewport transformation，normalized device coordinates 被轉換成視窗座標。 你可以設定 viewpot 的原點位置、寬度、和高度。調整寬和高之間的比例可以產生放大、縮小、壓扁、拉長的效果。

  9. 範例 /* * cube.c * This program demonstrates a single modeling transformation, * glScalef() and a single viewing transformation, gluLookAt(). * A wireframe cube is rendered. */ #include <GL/glut.h> void init(void) { glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0); glShadeModel (GL_FLAT); }

  10. void display(void) { glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f (1.0, 1.0, 1.0); glLoadIdentity (); /* clear the matrix */ /* viewing transformation */ gluLookAt (0.0, 0.0, 5.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0); /* modeling transformation */ glScalef (1.0, 2.0, 1.0); /* model */ glutWireCube (1.0); glFlush (); } up 方向 注視點的座標 相機位置的座標

  11. void reshape (int w, int h) { glViewport (0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h); glMatrixMode (GL_PROJECTION); glLoadIdentity (); /* perspective projection */ glFrustum (-1.0, 1.0, -1.0, 1.0, 1.5, 20.0); glMatrixMode (GL_MODELVIEW); }

  12. int main(int argc, char** argv) { glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE | GLUT_RGB); glutInitWindowSize (500, 500); glutInitWindowPosition (100, 100); glutCreateWindow (argv[0]); init (); glutDisplayFunc(display); glutReshapeFunc(reshape); glutMainLoop(); return 0; }

  13. OpenGL 相關的函式 • 矩陣類別 • 通用的矩陣函式 • glLoadIdentity ()、 • glLoadMatrix{fd} () • glMultMatrix{fd} () • glPushMatrix() • glPopMatrix() • 簡易的幾何變換函式 • glTranslate{fd} () • glRotate{fd} () • glScale{fd} () • gluLookAt() • 投影變換函式 • 透視投影：glFrustum() & gluPerspective() • 正交投影：glOrtho() • glViewport

  14. 矩陣類別 OpenGL 有三個矩陣堆疊，這些堆疊用來處理不同的操作模式。所以在操作矩陣之前，你必須使用 glMatrixMode() 函式來選取矩陣堆疊。 void glMatrixMode (Glenum mode) 參數 mode 可為下列的常數： GL_MODELVIEW: 矩陣操作應用在「模形和攝相」堆疊上。 GL_PROJECTION : 矩陣操作應用在「投影」堆疊上。 GL_TEXTURE : 矩陣操作應用在「紋理」堆疊上。

  15. 矩陣堆疊 矩陣堆疊最上面的矩陣稱為「目前矩陣（current matrix）」。 current matrix C top 目前矩陣是目前的幾何變換，會自動地應用在端點上，即端點 v變成 Cv。

  16. 清除目前矩陣 void glLoadIdentity (void) 把目前矩陣設成 44 的單位矩陣 I C top top

  17. void glLoadMatrix{fd} (Type *m) 把目前矩陣設成參數 m所指定的 44 矩陣。通常m是 16 個元素的陣列：[m1, m2, …, m16]，代表底下的 44 矩陣： M C top top

  18. 對 C/C++ 二維陣列 m[4][4] 而言，元素 m[i][j] 相當於上述矩陣的第 i行和第 j 列，這樣的儲存順序並不同於 OpenGL 矩陣的元素順序。因此，我們最好用一維陣列 m[16] 而不用二維陣列 m[4][4] 來儲存 OpenGL 矩陣，以避免混淆或錯誤。

  19. void glMultMatrix{fd} (Type *m) 參數m是一個有 16 個元素的陣列代表 44 矩陣。若目前矩陣是 C和 m 代表矩陣 M，則此函式把目前矩陣改成矩陣的乘積 CM。 CM C top top

  20. void glPushMatrix (void) 把矩陣堆疊最上層的矩陣往下推一層，並拷貝其值至新的最上層矩陣。這個函式通常用來儲存目前矩陣。 C top C C top

  21. top C top C void glPopMatrix (void) 移除矩陣堆疊最上層的矩陣。這個函式通常用來恢復之前的目前矩陣。

  22. glPushMatrix() 和 glPopMatrix() 通常用來把定義在物件座標系統下的物件，轉換至世界座標系統中。 在右邊的程式碼中，我們用 glPushMatrix() 來儲存目前矩陣之後，呼叫 OpenGL 的幾何轉換函式來設定物件在世界座標系統中的位置、方向，與大小。DrawObject() 函式則是在物件座標系統中繪製物件。最後，我們用glPopMatrix() 恢復原來的目前矩陣。 • glPushMatrix(); • glTranslated(…); • glRotated(…); • glScaled(…); • DrawObject(); • glPopMatrix();

  23. void glTranslate{fd} (Type x, Type y, Type z) 把目前矩陣乘上平移矩陣 T(x, y, z)。 CT C top top

  24. y  (x,y,z) x z void glRotate{fd} (Type , Type x, Type y, Type z) 參數 是旋轉角度，參數 (x, y, z) 用來指定旋轉軸的方向，通常 (x, y, z) 是單位向量（即長度為 1）。 繞 x軸  度： glRotate{fd} (, 1.0, 0.0, 0.0) 繞 y軸  度： glRotate{fd} (, 0.0, 1.0, 0.0) 繞 z軸  度： glRotate{fd} (, 0.0, 0.0, 1.0)

  25. void glScale{fd} (Type x, Type y, Type z) 參數x, y, 和 z 是在三個座標軸方向的放大或縮小的比例。此函式把目前矩陣乘上矩陣 S(x, y, z)， CS C top top

  26. void gluLookAT ( • /* 相機位置 */ • GLdouble eyex, GLdouble eyey, GLdouble eyez, • /* 注視點位置 */ • GLdouble cx, GLdouble cy, GLdouble cz, • /* 相機朝上的方向 */ • GLdouble upx, GLdouble upy, GLdouble upz, • )

  27. void glFrustum ( • GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, • GLdouble top, GLdouble near, GLdouble far • ) 呈像面

  28. void gluPerspective ( • GLdouble fovy, GLdouble aspect, • GLdouble near, GLdouble far • ) fovy: yz平面上的視角。

  29. void glOrtho ( • GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, • GLdouble top, GLdouble near, GLdouble far • )

  30. width height (x, y) • void glViewport ( • GLint x, GLint y, GLsizei width, GLsizei height • ) 視窗 (0, 0)

  31. viewport 的縮放效果

More Related