如何实现OpenGL最大化扩展功能

Question

我有一个OpenGL应用程序，它可以实现导航功能，如Orbit，Walk，Pan，Rotate等，用于导航3D环境。所有这一切都完美无瑕，并且使用 gluPerspective 和 gluLookAt 设置相当直接。

glMatrixMode GL_PROJECTION
   glLoadIdentity
   gluPerspective m_ViewAngle, m_AspectRatio, m_ClipDistance_Near, m_ClipDistance_Far          

   glMatrixMode GL_MODELVIEW
   glLoadIdentity
   gluLookAt m_Eye.X, m_Eye.Y, m_Eye.Z, m_Focus.X, m_Focus.Y, m_Focus.Z, m_ViewUP.X, m_ViewUP.Y, m_ViewUP.Z

   glCallList DisplayListIndex

与CAD软件中的典型 ZoomExtents 或 ZoomToFit 命令类似，从任意视点（视图方向）​​，我希望能够进行缩放，以便 （1）整个3D环境是可见的，并且 （2）3D环境模型填充整个视口（在给定视口的当前大小的情况下尽可能大）。

我知道环境的边界框（范围）（最小XYZ，最大XYZ）。但是，我无法为给定的ViewAngle和AspectRatio以及环境范围推导出Eye和Focus的位置。

也许有一种比 gluLookAt 更容易实现这一目标的方法。任何帮助表示赞赏！

Answer 1

实际上它可以做得更“容易”。

您需要做的是将模型投影到飞机上。然后，确定最高点和最低点（顶部y，底部y，最左边x，最右边x），最后确定在实际需要的矩形中需要多少缩放比例。

您需要投影的平面是屏幕平面。

幸运的是，你已经这样做了。

因此，使用您已设定的矩阵变换模型的每个点，并确定最大点。

计算您需要在屏幕上显示多少缩放比例。并将此缩放应用于对象的缩放

多数民众赞成

Answer 2

将整个事物近似为一个球体并应用以下公式乘以除以像素 - 模型 - 单位比率。 您可以通过在已知z坐标处渲染单位球体来计算像素与模型单位比率。关于球体的好处是它的宽度总是直径，无论你从哪里看。有关详细信息，请参阅perspective projection。

编辑：关于球体的好处是它与方向无关。无论是框还是球体，您都需要指定摄像机矢量的方向和向上矢量。一旦你拥有了它，唯一未知的是从眼睛的角度来看的深度z。从那里你可以通过以下方式计算出眼睛的位置：

 eye := (center.x, center.y, center.z) - depth * (camera.x, camera.y, camera.z)

从公式Bx := Ax * Bz / Az开始 您可以派生Bz := Bx * Az / Ax。

让我将模型坐标1.0定义为1.0m。 假设距离100.0m的半径为1.0m的球体看起来宽20像素。

Bz := 1.0 * 100.0 / 10
Bz := 10.0

现在假设您的边界框宽200.0m，这使得Ax为100.0，屏幕宽度为1024像素，这使得Bx为512像素。

Az := (Ax / Bx) * Bz
Az := (100.0/512.0) * 10.0
Az := 1.953m

在上面，m和像素之间的单位转换被Bz吸收。

假设向上矢量为（0,0,1），摄像机矢量为（1,0,0），中心为（0,0,0）。

eye := center - depth * camera
eye := (0, 0, 0) - 1.953 * (1, 0, 0)
eye := (-1.953, 0, 0)