SharpGL之透视投影和摄像机

当三维体放在世界坐标系中后，由于显示器只能用二维图像显示三维休，因此必须要依赖投影来把三维体降低维数。

投影变换的目的就是定义了一个视景体，使得视景体外多余的部分不会显示。

投影包括透视投影(perspective projection)和正视投影(orthographic projection)两种。

上图就是透视投影的效果，它符合人的观察经验，即离视点近的物体大，离视点远的物体小，远到极点就消失，成为灭点。就像笔直马路的尽头看上去就成为一个点。

我们看一下代码中有关投影部分的代码，解释一下相关功能函数的参数意义。

 1   private void openGLControl_Resized(object sender, EventArgs e)
 2         {
 3             //  TODO: Set the projection matrix here.
 4             OpenGL gl = openGLControl.OpenGL;
 5             gl.MatrixMode(OpenGL.GL_PROJECTION);
 6             gl.LoadIdentity();
 7 
 8             gl.Perspective(20.0f, (double)Width / (double)Height, 0.01, 100.0);
 9             gl.LookAt(-5, 5, -5, 0, 0, 0, 0, 1, 0);
10 
11             gl.MatrixMode(OpenGL.GL_MODELVIEW);
12         }

创建透视效果的函数名和原型为：

Perspective(double fovy, double aspect, double zNerar, double zFar);

aspect是窗口的纵横比

zNerar，zFar分别是近处和远处的裁面位置。

fovy是控制视野在XY平面的角度，范围是0--180度。你可以把它想象成是3dsmax中的相机镜头对应的视野参数。

下面的Perspective函数的示意图中, 视角指的是参数fovy, aspect=w/h, zNerar为近平面距离, zFar为远平面距离.

对于比较难以理解的参数fovy, 如果你仍然不是太明白,下面换个方式说明一下.

我们拿3dsmax的摄像机参数来做比喻（意义是类似的），上图是我们使用15mm镜头(视野为100.389度)看到的效果。小镜头看到的视野更大。摄影里面叫这种小镜头叫广角镜头。

现在使用85mm的镜头(视野为23.913度)，只可以看到物体的局部了。它的可视范围变窄了。

那么 Perspective()函数的fovy参数的意义就等同于镜头所代表的视野度数。

设置好投影变换后, 接下来还要设置视点变换.

设置视点变换的函数LookAt的原形为：

LookAt(double eyex, double eyey, double eyez, double centerx, double centery, double centerz, double upx, double upy, double upz);

这个函数是做视点变换用的，你可以认为它是设置摄像机的函数。

在opengl中，默认时视点定位于坐标系的原点，初使方向指向Z轴负方向，前面说过，默认的三维模形也是贴着世界坐标系的Z轴0的深度上放置的，因此，如果不进行视点变换，则相当于摄像机正好贴着物体，什么也看不见，这就是为什么上节的代码里面要有一句代码gl.Translate()用于把把物体往Z轴负方向移动一定距离的原因。

我们还是以3dsmax中的摄像机来类比。下面的示意图中，我们使用的是一种被称为”目标摄像机“的相机，之所以这么称谓，是因为为这个摄像机带一个目标点可以调节。

前三个参数 eyex, eyey, eyez 表示摄像机本身位于世界坐标系中的位置。

在3dsmax中，摄像机的位置可以任意平移的.