【OpenGL】二十一、OpenGL 矩阵压栈与出栈 ( 不同类型矩阵变换先后顺序 | 渲染前不设置单位阵 | 压栈出栈原理分析 | 代码示例 )(二)

简介: 【OpenGL】二十一、OpenGL 矩阵压栈与出栈 ( 不同类型矩阵变换先后顺序 | 渲染前不设置单位阵 | 压栈出栈原理分析 | 代码示例 )(二)

三、矩阵的压栈和出栈原理分析


这里引入两个重要的操作 : 矩阵的 压栈 和 出栈 , 这是 OpenGL 固定管线中的重要操作 ;


显卡栈 : 矩阵在显卡中有一个栈 , 该显卡中的栈可以存储 n nn 个矩阵 ;


栈顶矩阵 : 栈顶的矩阵是 模型视图 ( ModelView ) 矩阵 , 该矩阵的值是 单位阵 E \rm EE ( 主对角线元素是 1 11 , 其它位置都是 0 00 ) ;


矩阵压栈 : 调用 GLPushMatrix 方法进行压栈时 , 会将栈顶的矩阵拷贝一份 , 然后放在栈顶 , 原来的模型视图矩阵 , 就处于栈顶的下方位置 , 即栈内的第二个元素 ;


矩阵压栈后 , 所有的对于矩阵的操作都是针对栈顶的 矩阵 进行的操作 , 该栈顶矩阵是 模型视图矩阵 的一份拷贝 ;


矩阵出栈 : 调用 方法进行出栈操作 , 就将已经修改过的 模型视图矩阵 的拷贝弹出栈 , 恢复成原始的 模型视图矩阵 , 此时的模型视图矩阵就是原本的矩阵 , 不再需要在渲染开始的位置 , 设置单位阵了 ;



矩阵的 压栈 出栈 可以嵌套多层 , 用于绘制复杂的联动模型 ;



嵌套两层的 压栈 出栈 操作 :


第一次压栈 : 将 E \rm EE 拷贝一份 , A \rm AA 矩阵 , 放在栈顶 , 对 A \rm AA 矩阵进行一系列操作 ;


第二次压栈 : 将 A \rm AA 矩阵拷贝一份 , B \rm BB 矩阵 , 放在栈顶 , 对 B \rm BB 矩阵进行一系列操作 ;


第一次出栈 : 将 B \rm BB 矩阵弹出 , 即从栈顶移出 , 恢复成 A \rm AA 矩阵 ;


第二次出栈 : 将 A \rm AA 矩阵弹出栈 , 恢复成单位阵 E \rm EE ;






四、矩阵的压栈和出栈代码示例


矩阵的压栈和出栈代码示例 :


// 只显示正面 , 不显示背面
  //glEnable(GL_CULL_FACE);
  // 设置顺时针方向 CW : Clock Wind 顺时针方向
  // 默认是 GL_CCW : Counter Clock Wind 逆时针方向 
  //glFrontFace(GL_CW);
  // 默认模式, 填充模式 , 如果不设置就默认为填充模式
  //glPolygonMode(GL_FRONT, GL_FILL);
  // 设置线框模式 
  // 设置了该模式后 , 之后的所有图形都会变成线
  //glPolygonMode(GL_FRONT, GL_LINE);
  // 设置点模式 
  // 设置了该模式后 , 之后的所有图形都会变成点
  //glPolygonMode(GL_FRONT, GL_POINT);
  // 将方形的点变为圆点
  //glEnable(GL_POINT_SMOOTH);
  //glEnable(GL_BLEND);
    // 主消息循环:
    while (GetMessage(&msg, nullptr, 0, 0))
    {
        if (!TranslateAccelerator(msg.hwnd, hAccelTable, &msg))
        {
            TranslateMessage(&msg);
            DispatchMessage(&msg);
        }
  // 渲染场景
  // 设置单位矩阵
  //glLoadIdentity();
  // 矩阵压栈 
  glPushMatrix();
  // 矩阵缩放
  // 缩放的是下面设置的点的坐标
  // 每个参数都影响 x , y , z 分量
  //glScalef(2.0f, 2.0f, 1.0f);
  // 平移变换 
  // 设置 xyz 三个方向平移的值
  glTranslatef(0.0f, -2.0f, 0.0f);
  // 矩阵旋转
  // glRotatef (GLfloat angle, GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);
  // 第 1 个参数是旋转角度 , 后面三个参数的值代表是否绕该轴旋转 , 
  // 如果对应值设置为 1 , 则绕该轴旋转 
  // 这里设置的是绕 z 轴旋转 30 度
  glRotatef(30.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
  // 清除缓冲区 , 
  // 使用之前设置的 glClearColor(1.0, 0.0, 0.0, 1.0) 擦除颜色缓冲区
  // 红色背景
  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        // 设置当前的绘制颜色 , 4 个 unsigned byte 
        // 每个颜色的分量占一个字节
        // 参数数据是 R 红色 G 绿色 B 蓝色 A 透明度
        // 下面设置的含义是白色, 绘制点的时候, 每次都使用白色绘制
        glColor4ub(255, 255, 255, 255);
  // 设置当前点的大小
  glPointSize(5.0f);
  // 设置线的宽度 
  glLineWidth(5.0f);
        //glBegin(GL_POINTS); // 绘制点
        //glBegin(GL_LINES);  // 绘制线
  //glBegin(GL_LINE_STRIP);// 绘制前后连接的点组成的线
        //glBegin(GL_LINE_LOOP); // 绘制前后连接的点组成的线 , 并且收尾相连
        //glBegin(GL_TRIANGLES); // 绘制多个三角形
        //glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP); // 绘制 GL_TRIANGLE_STRIP 三角形
  //glBegin(GL_TRIANGLE_FAN); // 绘制三角形扇
  // 绘制三角形
        glBegin(GL_TRIANGLES);
  // 1. 设置白色 , glVertex3f (GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z)
  glColor4ub(255, 255, 255, 255);
        glVertex3f(0.0f, 1.0f, -5.0f);
  // 2. 设置绿色 
  glColor4ub(0, 255, 0, 255);
  glVertex3f(-1.0f, 0.0f, -5.0f);
  // 3. 设置蓝色
  glColor4ub(0, 0, 255, 255);
  glVertex3f(1.0f, 0.0f, -5.0f);
        // 绘制三角形结束
        glEnd();
  // 矩阵出栈 
  glPopMatrix();
  // 将后缓冲区绘制到前台
  SwapBuffers(dc);
    }




最终效果 :

image.png







五、相关资源


GitHub 地址 : https://github.com/han1202012/OpenGL

( GitHub 源码始终都会随着后续博客的进度更新覆盖 , 可能没有本博客的相关源码 , 推荐下载博客源码快照 ) ;


博客源码快照 : https://download.csdn.net/download/han1202012/14901367

( 该源码是 Windows 桌面程序 , 使用 Visual Studio 2019 打开 )


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