切换投影时的矩阵模式

Question

我在很多地方看到这个，但我不太明白。例如这段代码：

def update_projection(self):
    glMatrixMode(GL_PROJECTION)
    glLoadIdentity()

    if self.perspective_mode:
        self.switch_to_perspective_mode()
    else:
        self.switch_to_parallel_mode()
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW)

这些问题可能看起来很基本，但我不了解他们在实践中的工作：

1. MatrixMode究竟是什么？
2. 为什么GL_PROJECTION在投影if-clause之前？
3. 为什么要切换回GL_MODELVIEW？

Answer 1

1. OpenGL（在我们这里讨论的古代版本中）提供了多个矩阵堆栈：ModelView，Projection（和其他一些）。主要区别在于，在计算照明和之后投影之前应用ModelView。使用glMatrixMode可以打开下一个命令将运行的矩阵堆栈。阅读this question中有关矩阵堆栈的更多信息。

2. 这是因为两种方法（switch_to_perspective_mode和switch_to_parallel_mode）将设置投影矩阵，最可能是正投影或透视投影。由于它们应该应用于投影矩阵堆栈，因此必须事先切换到它。

3. 很可能是因为下一个命令想要在ModelView矩阵上运行。

Answer 2

我们使用的最常见的是MVP，它是模型 - 视图 - 投影矩阵。在这种情况下，只有2个矩阵，GL_MODELVIEW包含模型和视图组件。

这背后的想法：

• 模型矩阵负责将模型放入世界。形状通常位于(0,0,0)周围，或者至少它们的顶点是，然后可以通过操纵模型矩阵在多个位置绘制多次
• 视图矩阵通常表示相机的位置。无论在场景中定义哪个模型，＆＃34;播放器＆＃34;或观察者的位置取决于他如何看待这些物体。在大多数情况下，lookAt过程用于此组件。
• 投影矩阵是我们用来投影屏幕上的对象的东西。它提供了有关视野的信息（但实际上取决于我们使用的是什么）。最常见的是使用glOrtho或glFrustum。它们通常取决于屏幕/视图大小或宽高比。

因此投影矩阵很少甚至从不更新（第一次除外）。即使在每一帧上，视图矩阵也可能经常变化，如果＆＃34; user＆＃34;移动。但模型矩阵将不断更新，就像绘制的每个模型一样，甚至更频繁（每个模型的每个部分）。

所以代码的作用是：

• 开始修改投影矩阵
• 将其设为身份
• 应用一个或另一个（在if声明中）
• 开始修改模型视图矩阵

所有这些都完全有道理，但最后一个对你来说可能有点奇怪。虽然不清楚，但我打赌原因是程序期望它总是修改模型视图矩阵。因此，每当选择另一个矩阵模式时，预计该操作将恢复为模型视图矩阵。

原因是（如上所述）模型 - 视图矩阵将更新很多次，而投影则不会。如果没有模块可以说明当前正在更新哪个矩阵，那么在更新模型矩阵之前，应该调用glMatrixMode(GL_MODELVIEW)。这意味着对于绘制的每个模型，我们应该调用此行以确保设置正确的设置。这是一个巨大的冗余，并期望将模型矩阵设置为矩阵模式获得一些性能。