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  • glViewport()函数和glOrtho()函数的理解

     

    glViewport()函数和glOrtho()函数的理解

    分类: OpenGL 4941人阅读 评论(20) 收藏 举报

    在OpenGL中有两个比较重要的投影变换函数,glViewport和glOrtho.
    glOrtho是创建一个正交平行的视景体。 一般用于物体不会因为离屏幕的远近而产生大小的变换的情况。比如,常用的工程中的制图等。需要比较精确的显示。 而作为它的对立情况, glFrustum则产生一个透视投影。这是一种模拟真是生活中,人们视野观测物体的真实情况。例如:观察两条平行的火车到,在过了很远之后,这两条铁轨是会相交于一处的。还有,离眼睛近的物体看起来大一些,远的物体看起来小一些。
    glOrtho(left, right, bottom, top, near, far), left表示视景体左面的坐标,right表示右面的坐标,bottom表示下面的,top表示上面的。这个函数简单理解起来,就是一个物体摆在那里,你怎么去截取他。这里,我们先抛开glViewport函数不看。先单独理解glOrtho的功能。 假设有一个球体,半径为1,圆心在(0, 0, 0),那么,我们设定glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5, 1.5, -10, 10);就表示用一个宽高都是3的框框把这个球体整个都装了进来。  如果设定glOrtho(0.0, 1.5, -1.5, 1.5, -10, 10);就表示用一个宽是1.5, 高是3的框框把整个球体的右面装进来;如果设定glOrtho(0.0, 1.5, 0.0, 1.5, -10, 10);就表示用一个宽和高都是1.5的框框把球体的右上角装了进来。上述三种情况可以见图:

    从上述三种情况,我们可以大致了解glOrtho函数的用法。

    ---glViewport():
    glOrtho函数只是负责使用什么样的视景体来截取图像,并不负责使用某种规则把图像呈现在屏幕上。
    glViewport主要完成这样的功能。它负责把视景体截取的图像按照怎样的高和宽显示到屏幕上。
    比如:如果我们使用glut库建立一个窗体:glutInitWindowSize(500, 500); 然后使用glutReshapeFunc(reshape); reshape代码如下:

    void reshape(int width, int height)
    {
        glViewport(0, 0, (GLsizei)width, (GLsizei)height);
        glMatrixModel(GL_PROJECTION);
        glLoadIdentity();
        glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5, 1.5, -10, 10);

        ....
    }
    这样是可以看到一个正常的球体的。但是,如果我们创建窗体时glutInitWindowSize(800, 500),那么看到的图像就是变形的。上述情况见图。


    因为我们是用一个正方形截面的视景体截取的图像,但是拉伸到屏幕上显示的时候,就变成了glViewport(0, 0, 800, 500);也就是显示屏变宽了, 倒是显示的时候把一个正方形的图像“活生生的给拉宽了”。就会产生变形。这样,就需要我们调整我们的OpenGL显示屏了。我们可以不用800那么宽,因为我们是用的正方形的视景体,所以虽然窗体是800宽,但是我们只用其中的500就够了。修改一下程序。
    void reshape(int width, int height)
    {
        int dis = width < height ? width : height;
        glViewport(0, 0, dis, dis);   /*这里dis应该是500*/

        glMatrixModel(GL_PROJECTION);
        glLoadIdentity();
        glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5, 1.5, -10, 10);
        .....
    }

    OK. 如果你能看明白我写的内容。你可能对glViewport函数有个大致的了解。

    不过,我们采用上面的办法,就是只使用了原来屏幕的一部分(宽度从501到800 我们没有用来显示图像)。如果我们想用整个OpenGL屏幕显示图像,但是又不使图像变形怎么办?
    那就只能修改glOrtho函数了。也就是说,我们使用一个和窗体一样比例的视景体(而不再是正方形的视景体)来截取图像。例如,对于(800, 500)的窗体,我们使用glOrtho(-1.5 * 800/500, 1.5 * 800/500, -1.5, 1.5, -10, 10),就是截取的时候,我们就使用一个“扁扁”的视景体截取,那么,显示的到OpenGL屏幕时(800, 500),我们只要正常把这个扁扁的截取图像显示(扁扁的截取图像是指整个截取的图像,包括球形四周的黑色部分。 球形还是正常圆形的),就可以了。如:
    void reshape(int width , int height)
    {
        glViewport(width, height); //按照窗体大小制作OpenGL屏幕
        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
        glLoadIdentity();
        if (width <= height)
            glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5 * (GLfloat)height/(GLfloat)width, 1.5 * (GLfloat)height/(GLfloat)width, -10.0, 10.0);
        else
            glOrtho(-1.5*(GLfloat)width/(GLfloat)height, 1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h, -1.5, 1.5, -10.0, 10.0);

        ....
    }



    另外,关于glViewport()函数,我们还可以用来调整图像的分辨率。例如,保持目前的窗体大小不变,我们如果用这个size来只显示整个物体的一部分,那么图像的分辨率就必然会增大。例如:
    void reshape(int w, int h)
    {
        glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
        glLoadIdentity();
        if (w <= h)
            glOrtho(0, 1.5, 0, 1.5 * (GLfloat)h/(GLfloat)w, -10.0, 10.0);
        else
            glOrtho(0, 1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h, 0, 1.5, -10.0, 10.0);
    }
    可以把分辨率扩大4倍。

    而如果再修改一下glViewport(0, 0, 2 * (GLsizei)w, 2 * (GLsizei)h); 则可以把分辨率扩大16倍。

     

    完整的测试程序:

    /*Build on ubuntu 9.04*/

    #include <GL/gl.h>
    #include <GL/glu.h>
    #include <GL/glut.h>

    void init(void)
    {
        GLfloat mat_specular[] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
        GLfloat mat_shininess[] = {50.0};
        GLfloat light_position[] = {1.0, 1.0f, 1.0, 0.0};
        GLfloat white_light[] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
        GLfloat lmodel_ambient[] = {0.1, 0.1, 0.1, 1.0};
        glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
        glShadeModel(GL_SMOOTH);
        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mat_specular);
        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, mat_shininess);
        glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);
        glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, white_light);
        glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, white_light);
        glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, lmodel_ambient);

        glEnable(GL_LIGHTING);
        glEnable(GL_LIGHT0);
        glEnable(GL_DEPTH_TEST);
        
    }

    void display(void)
    {
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
        glutSolidSphere(1.0, 20, 16);
        glFlush();
    }

    void reshape(int w, int h)
    {
        glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
        glMatrixMode(GL_PROJECTION);
        glLoadIdentity();
        if (w <= h)
            glOrtho(-1.5, 1.5, -1.5 * (GLfloat)h/(GLfloat)w, 1.5 * (GLfloat)h/(GLfloat)w, -10.0, 10.0);
        else
            glOrtho(-1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h, 1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h, -1.5, 1.5, -10.0, 10.0);

        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
        glLoadIdentity();
    }

    int main(int argc, char **argv)
    {
        glutInit(&argc, argv);
        glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);
        glutInitWindowSize(500, 500);
        glutInitWindowPosition(100, 100);
        glutCreateWindow(argv[0]);
        init();
        glutDisplayFunc(display);
        glutReshapeFunc(reshape);
        glutMainLoop();
        return 0;
    }

    /*CMakeLists.txt*/

    PROJECT(s5)
    CMAKE_MINIMUM_REQUIRED(VERSION 2.6)
    ADD_EXECUTABLE(s5 main.cpp)


    FIND_PACKAGE(OpenGL)
    FIND_PACKAGE(GLUT)

    IF(OPENGL_FOUND)
      INCLUDE_DIRECTORIES(${OPENGL_INCLUDE_DIR})
      TARGET_LINK_LIBRARIES(${PROJECT_NAME} ${OPENGL_LIBRARIES})
    ELSE(OPENGL_FOUND)
      MESSAGE(FATAL_ERROR "OpenGL not found")
    ENDIF(OPENGL_FOUND)

    IF(GLUT_FOUND)
      INCLUDE_DIRECTORIES(${GLUT_INCLUDE_DIR})
      TARGET_LINK_LIBRARIES(${PROJECT_NAME} ${GLUT_LIBRARIES})
    ELSE(GLUT_FOUND)
    ENDIF(GLUT_FOUND)

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