gluPerspective和gluLookAt的关系

终于搞明白gluPerspective和gluLookAt的关系了

函数原型
gluLookAt(GLdoble eyex,GLdouble eyey,GLdouble eyez,GLdoublecenterx,GLdouble centery,GLdouble centerz,GLdouble upx,GLdoubleupy,GLdouble upz);

gluPerspective(GLdouble fovy,GLdouble aspect,GLdouble zNear,GLdouble zFar)

一个一个来,首先得设置gluPerspective,来看看它的参数都表示什么意思
fovy,这个最难理解,我的理解是,眼睛睁开的角度,即,视角的大小,如果设置为0,相当你闭上眼睛了,所以什么也看不到,如果为180,那么可以认为你的视界很广阔,
aspect,这个好理解,就是实际窗口的纵横比,即x/y
zNear,这个呢,表示你近处,的裁面,
zFar表示远处的裁面,

如果还没有理解就继续看,
我们知道,远处的东西看起来要小一些,近处的东西看起来会大一些,这就是透视原理
如下图所示

假设那两条线表示公路,理论上讲,它们的两条边是平行的,
但现实情况中,它们在远方(可以无限远)总要相交于一点,
实际线段AB的长度=CD的长度,只是在此例中使用了透视角,故会有如上的效果,是不是很接近现实的情况?

结合我们刚才这两个函数
zNear,眼睛距离近处的距离,假设为10米远,请不要设置为负值,OpenGl就傻了,不知道怎么算了,
zFar表示远处的裁面,假设为1000米远,
就是这两个参数的意义了,

再解释下那个"眼睛睁开的角度"是什么意思,
首先假设我们现在距离物体有50个单位距离远的位置,
在眼睛睁开角度设置为45时,请看大屏幕:

我们可以看到,在远处一个球,,很好玩哈,
现在我们将眼睛再张开点看,将"眼睛睁开的角度"设置为178
(180度表示平角,那时候我们将什么也看不到,眼睛睁太大了,眼大无神)

我们只看到一个点,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
因为我们看的范围太大了,这个球本身大小没有改变,但是它在我们的"视界"内太小了,


反之,我们将眼睛闭小些,改为1度看看会出现什么情况呢?

在我们距离该物体3000距离远,"眼睛睁开的角度"为1时,我们似乎走进了这个球内,这个是不是类似于相机的焦距?

当我们将"透视角"设置为0时,我们相当于闭上双眼,这个世界清静了,

我们什么也看不到,,,,,,,,,

现在来看gluLookAt(GLdoble eyex,GLdouble eyey,GLdouble eyez,GLdoublecenterx,GLdouble centery,GLdouble centerz,GLdouble upx,GLdoubleupy,GLdouble upz);

视图变换的过程如下：视图（eye)变换或者模型变换，投影变换（正射投影和透视投影），视见区变换。

利用实用库函数gluLookAt()设置视觉坐标系。在实际的编程应用中，用户在完成场景的建模后，往往需要选择一个合适的视角或者不停地变换视角，以对场景作观察。实用库函数gluLookAt()就提供了这样的一个功能。

该函数定义一个视图矩阵，并与当前矩阵相乘。

eyex, eyey,eyez 指定视点的位置

centerx,centery,centerz 指定参考点的位置

upx,upy,upz 指定视点向上的方向

 

    图5-1-10 函数gluLookAt()的设置

    视点E、参考点C、视点向上的方向U实际上就是设定了一个视觉坐标系。这个视觉坐标系的原点是E，视线的方向（即z轴）是C-U，y轴方向就是视点向上的方向U，剩下的x轴方向就是向量((C-E)*U)。由于y轴和x轴是垂直的，所以也要求向量(C-U)和U互相垂直。这点在设置该函数参数时是必须注意的。

 

这个变换矩阵视如何计算的呢，三步：  
        第一步：     用   center－eye形成的视向量v，和上向量up，做叉乘运算，得到了右向量right；  
        第二步：   用right向量和v向量再次叉乘，得到了真正的上向量  
        第三步：   规范化v向量，right向量，和上向量，配合eye位置直接构造出来变换矩阵  
  上面这三部分由opengl的这个函数自动完成了，如果有兴趣，你按照上面的步骤自己把矩阵计算出来，和这个函数计算得到矩阵对比一下，就会发现他们是一样的。  
   
  这个函数当中所有的参数都是向量参数，和距离没有关系，因此距离的长短不会影响效果。

它共接受三对坐标,
分别为eye,center,up
故名思义,eye表示我们眼睛在"世界坐标系"中的位置,
center表示眼睛"看"的那个点的坐标,
最后那个up坐标表示观察者本身的方向,如果将观察点比喻成我们的眼睛,那么这个up则表示我们是正立还是倒立异或某一个角度在看,所看的影像大不相同,故此时需要指明我们现在正立,那么X,Z轴为0,Y轴为正即可,通常将其设置为1,只要表示一个向上的向量(方向)即可
球是画在世界坐标系的原点上的,即O(0,0,0)坐标上,我们的眼睛位于观察点A(0,0,100),Z轴向屏幕里看去的方向为负,屏幕外我们的位置,Z轴为正值,其实很好理解,即我们距离原点的距离,设置100,将观察到如下图所示的影像

如果我们向前或向后移动,则相应的图像会变大或变小,这里其实就是运用了透视原理,近处的物体大,远处的物体小,实际物体的大小是不变的,

同理改变center坐标(眼睛看去的那个点,可简单理解为视线的终点)也会影响球的大小,同样可以认为是改变了物体与观察点的距离所致,

最后那个up坐标表示观察者本身的方向,如果将观察点比喻成我们的眼睛,那么这个up则表示我们是正立还是倒立异或某一个角度在看,所看的影像大不相同,故此时需要指明我们现在正立,那么X,Z轴为0,Y轴为正即可,通常将其设置为1,只要表示一个向上的向量(方向)即可,我们指定0.1f或0.00001f异或1000.0f,效果是一样的,只要能表示方向即可,




以上理解了之后,来做一个测试
透视图不变,最远处仍为3000,近处为0.1

gluPerspective                            // 设置透视图
        (45,                            // 透视角设置为 45 度,在Y方向上以角度为单位的视野
        (GLfloat)x/(GLfloat)y,    // 窗口的宽与高比
        0.1f,                                // 视野透视深度:近点1.0f
        3000.0f                            // 视野透视深度:始点0.1f远点1000.0f
        );

将我们的观察点置于A(0,10,0),
将观察位置(视线终点)坐标置于(0,0,0)
然后在原点开始绘图,画一个V字形,并将Z轴的值从-1000递增加到+1000,增量为10,
代码如下

    glColor3f(0.5f, 0.7f, 1.0f);

    glBegin(GL_LINES);
        for(int i=-1000;i<=1000;i+=10)
        {
            glVertex3f(0,0,i);
            glVertex3f(10,10,i);

            glVertex3f(0,0,i);
            glVertex3f(-10,10,i);
        }
    glEnd();

F5运行效果如下图

上图证实了我们的推测

//---------------------------------------------
    //生成网络
    glColor3f(0.5f, 0.7f, 1.0f);
    int x=(int)(40*2);
   
    glBegin(GL_LINES);
            for(int i=-x;i<=x;i+=4)
            {
                glVertex3i(-x,0,i);
                glVertex3i(x,0,i);

                glVertex3i(i,0,x);
                glVertex3i(i,0,-x);
            }
    glEnd();

//生成球体
    GLUquadricObj * pObj;
    pObj = gluNewQuadric();
    gluQuadricDrawStyle(pObj,GLU_LINE);
    gluQuadricNormals(pObj,GLU_SMOOTH);
    gluSphere(pObj,16,16,16);