通俗的说OpenGL画图原理2

通俗的说OpenGL画图原理2

 

       我的上一篇创新文档讲了OpenGL是如果根据2D屏幕坐标点来绘制图像的，以及从大方面来解释了为什么需要使用OpenGL，而不是仅仅使用Canvas之类的绘图方式。当然，正如我上次所说，所有观点只是我对OpenGL的一种理解，难免有一定的错误和不严谨，希望大家谅解。

这篇创新文档我们来看看，光栅化用到的2D屏幕的坐标点是如何得来的，以及OpenGL在光栅化之前又做了什么操作。

OpenGL在光栅化之前的工作主要是进行投影、图元剪裁和屏幕映射。我发现到这一步的时候我就已经不太好讲解了，尽力而为吧。首先，我们明确下什么是三角形。我们说“三角形”，那只是人类的表达方式，计算机并不认那三个汉字，因此，“三角形”对应到计算机中应该是三个坐标顶点，并且以“三角形”的样子对这三个顶点进行处理。三角形是OpenGL能够处理的其中一种图元，其它的图元如点、线段、四边形、多边形等，具体先不介绍。可以这么说，一个3D空间中的三角形（准确地说，是位于观察坐标系或者眼睛坐标系中的三个坐标顶点），经过投影、图元剪裁和屏幕映射，就得到了2D屏幕下的坐标点。

我们先讲投影是怎么回事，如下图所示，为一个透视投影的模型。我们先不要过于关注图中的6个平面，你只需要知道，它们是可以通过OpenGL的API函数来进行确定的，并对图像的效果会有一定的影响，但不影响绘制过程。图中

的A点即为3D空间中的坐标顶点，通过它往视点连线，这根直线肯定会与近平面相交于一点，如图中的点B。这样就完成了投影操作。很简单吧？实际上，这个过程是由OpenGL通过矩阵运算完成的，该矩阵被称为齐次投影矩阵，由用户通过OpenGL的API函数进行确定，具体矩阵推导过程还是挺复杂的。

通过投影操作，所有的3D空间的坐标点都会在近平面上有一对应点，但并不是所有顶点都会落在近平面的那个矩形上的。如下图所示，A点是经过投影得到的位于近平面上的点，它就落在了矩形的外面了。这时OpenGL会怎么做呢？接下来OpenGL就要进行图元的剪裁了。要注意的是，OpenGL并不是把A点直

接舍弃的，而是根据当前三角形图元的三个顶点进行计算，并得到新的三角形图元。如下图所示，通过图元剪裁，三角形ABC被分割成了三角形BCD和三角形CDE。实际的图元剪裁会复杂很多，算法也很多，有兴趣的哥们可以上网搜索下。

通过上一步的图元剪裁，我们好像已经得到了2D屏幕下的四个坐标点BCDE了。然而，是这样吗？注意，图中的近平面，即被投影到的那个平面，并不是实际的屏幕（或者说窗口）。OpenGL还需要针对近平面矩形内的坐标点和屏幕窗口进行一个屏幕映射，貌似也叫视口变换。而真实的屏幕窗口的长宽我们可以通过OpenGL的API函数进行定义。这个过程我想大家稍微想想也能知道大概是怎么回事，就不细说了。

过年回来就要赶创新文档，没啥准备，难免粗糙了点，见谅啦。下次创新文档我将会给大家介绍投影前的3D空间下的坐标点是如何得来的。准确地说，是观察坐标系下的3D坐标点如何得来，以及上一步OpenGL又在干什么。通过我的这一系列的讲解，我想大家应该就能大概理解一个3DS MAX建模得到的模型，是如何被OpenGL渲染到屏幕上的。