Question

我正在尝试在OpenGL中设置相机以查看3维中的某些点。为了实现这一点，我不想使用旧的固定功能样式（glMatrixMode（），glTranslate等），而是自己设置模型视图投影矩阵并在我的顶点着色器中使用它。正交投影就足够了。

很多关于此的教程似乎都使用了glm库，但由于我是OpenGL的新手，我想以正确的方式学习它，然后使用一些第三方库。此外，大多数教程没有描述如何使用glMotionFunc（）和glMouseFunc（）将相机放置在空间中。

所以，我想我正在寻找一些示例代码和指导如何在3D中查看我的点数。这是我写过的顶点着色器：

const GLchar *vertex_shader =   // Vertex Shader
"#version 330\n"
"layout (location = 0) in vec4 in_position;"
"layout (location = 1) in vec4 in_color;"
"uniform float myPointSize;"
"uniform mat4 myMVP;"
"out vec4 color;"  
"void main()"  
"{"
"   color = in_color;"
"   gl_Position = in_position * myMVP;"
"   gl_PointSize = myPointSize;"
"}\0";

我将MVP的初始值设置为我的着色器设置方法中的单位矩阵，该方法为我提供了正确的2D点表示：

// Set up initial values for uniform variables
glUseProgram(shader_program);

location_pointSize = glGetUniformLocation(shader_program, "myPointSize");
glUniform1f(location_pointSize, 25.0f);

location_mvp = glGetUniformLocation(shader_program, "myMVP");
float mvp_array[16] = {1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,  // 1st column
                       0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,  // 2nd column
                       0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,  // 3rd column
                       0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f   // 4th column
                      };
glUniformMatrix4fv(location_mvp, 1, GL_FALSE, mvp_array);

glUseProgram(0);

现在我的问题是如何调整“运动”和“鼠标”这两个函数，到目前为止只有一些代码来自前面的例子，其中使用了弃用的样式：

// OLD, UNUSED VARIABLES
int mouse_old_x;
int mouse_old_y;
int mouse_buttons = 0;
float rotate_x = 0.0;
float rotate_y = 0.0;
float translate_z = -3.0;

...
// set view matrix
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
glTranslatef(0.0, 0.0, translate_z);
glRotatef(rotate_x, 1.0, 0.0, 0.0);
glRotatef(rotate_y, 0.0, 1.0, 0.0);
...

// OLD, UNUSED FUNCTIONS
void mouse(int button, int state, int x, int y)
{
    if (state == GLUT_DOWN)
    {
        mouse_buttons |= 1<<button;
    }
    else if (state == GLUT_UP)
    {
        mouse_buttons = 0;
    }

    mouse_old_x = x;
    mouse_old_y = y;
}

void motion(int x, int y)
{
    float dx, dy;
    dx = (float)(x - mouse_old_x);
    dy = (float)(y - mouse_old_y);

    if (mouse_buttons & 1)
    {
        rotate_x += dy * 0.2f;
        rotate_y += dx * 0.2f;
    }
    else if (mouse_buttons & 4)
    {
        translate_z += dy * 0.01f;
    }

    mouse_old_x = x;
    mouse_old_y = y;
}

Answer 1

我想以正确的方式学习它，然后使用一些第三方库。

使用GLM没有任何问题，因为GLM只是一个处理矩阵的数学库。你想学习基础知识是一件非常好的事情。这些天来很少看到一个特质。在进行高级OpenGL时，了解这些内容是非常宝贵的。

好的，有三件事需要学习：

基本离散线性代数，即如何处理具有离散元素的矩阵和向量。标量和复杂元素暂时就足够了。
一些数字。您必须能够编写执行基本线性代数运算的代码：缩放，添加向量，执行向量的内部和外部乘积。执行矩阵向量和矩阵 - 矩阵乘法。反转矩阵。
了解同质坐标。

（4.如果你想调整一下，学习四元数，那些东西摇滚！）

在第3步之后，您已准备好编写自己的线性数学代码。即使你还不知道同质坐标。只需写它就可以有效地处理尺寸为4×4的矩阵和尺寸为4的向量。

一旦掌握了同质坐标，就可以了解OpenGL实际上做了什么。然后：删除编写自己的线性数学库的第一个编码步骤。为什么？因为它会充满bug。我维持的一个小林is充满了它们;每当我在一个新项目中使用它时，我会修复它们中的一些。因此，我建议您使用经过良好测试的东西，如GLM或Eigen。

我将MVP的初始值设置为我的着色器设置方法中的单位矩阵，该方法为我提供了正确的2D点表示：

您应将这些分为3个矩阵：模型，视图和投影。在着色器中，您应该有两个，Modelview和Projection。即您将投影原样传递给着色器，但计算一个单独制服传递的复合Model · View = Modelview矩阵。

要移动“相机”，请修改View矩阵。

现在我的问题是如何调整“运动”和“鼠标”这两个函数，到目前为止只有一些代码来自前面的例子，其中使用了弃用的样式：

这些代码大多数都保持不变，因为它不会触及OpenGL。你需要替换的是那些glRotate和glTranslate调用。

你正在处理View矩阵，正如已经说过的那样。首先让我们看看glRotate的作用。在固定函数OpenGL中有一个内部别名，我们称之为M，它被设置为使用glMatrixMode选择的任何矩阵。然后我们可以用伪代码写glRotate作为

proc glRotate(angle, vec_x, vec_y, vec_z):
    mat4x4 R = make_rotation_matrix(angle, vec_x, vec_y, vec_z)
    M = M · R

好的，所有的魔法似乎都在函数make_rotation_matrix中。那一个怎么样。好吧，因为你正在学习线性代数，这对你来说是一个很好的练习。找到具有以下属性的矩阵R：

l a = R·a，其中a是旋转轴

cos(phi) = b·c && b·a = 0 && b·c = 0，其中phi是旋转角度

既然你可能只想完成这件事，你也可以选择OpenGL-1.1规范，该规范在关于glRotatef的部分中记录了这个矩阵

glRotate OpenGL-2 spec

在它们旁边，您可以找到所有其他矩阵操作函数的规范。

现在不是使用glMatrixMode选择隐藏状态变量，而是让矩阵数学库直接在您定义和提供的矩阵变量上运行。在您的情况下View。与Projection和Model类似。然后在渲染时，将Model和View收缩到已经提到的化合物中。这样做的原因是，通常您需要将顶点位置置于眼睛空间的中间结果（片段着色器的Modelview * position）。确定矩阵值后，绑定程序（glUseProgram）并设置统一值，然后渲染几何体。（glDraw ...）

如何使用鼠标更改OpenGL相机

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