眼睛空间坐标到底是什么？

Question

当我在学习OpenGL时，我经常偶然发现所谓的眼空间坐标。

如果我是对的，你通常有三个矩阵。模型矩阵、视图矩阵和投影矩阵。虽然我不完全确定这背后的数学是如何工作的，但我知道将坐标转换为世界空间、视图空间和屏幕空间。

但是眼睛空间在哪里，我需要哪些矩阵来将一些东西转换为眼睛空间？

Answer 1

根据您使用的是固定函数管道（例如，如果您调用glmatrixmode())或使用着色器，操作是相同的--这只是您是直接在着色器中编写它们，还是OpenGL管道在工作中提供帮助的问题。

虽然在讨论固定函数管道方面有些不愉快，但它使对话更加简单，所以我将从这里开始。

在旧版OpenGL（即OpenGL3.1之前的版本，或使用兼容性概要文件）中，定义了两个矩阵堆栈：模型-视图和投影，当应用程序启动时，每个堆栈顶部的矩阵是一个单位矩阵（对角线为1.0，所有其他元素为0.0）。如果在该空间中绘制坐标，则实际上是在规范化设备坐标(NDCs)中呈现，它会剪掉范围[-1,1]以外的X、Y和Z中的任何顶点。视口转换（通过调用glviewport()设置）将NDCs映射到窗口坐标（实际上是视口坐标，但通常视口和窗口的大小和位置相同），并将深度值映射到深度范围（默认情况下为[0,1])。

眼睛位于视锥面的顶点。

最后要讨论的转换是模型-视图转换，它负责移动坐标系（而不是物体；稍后将详细介绍），以便它们相对于眼睛和视锥面处于良好的位置。常见的建模转换是平移、缩放、旋转和剪切（OpenGL中没有本地支持）。

一般来说，3D模型是围绕局部坐标系建模的（例如，指定球面的坐标，原点位于中心）。建模转换用于将“当前”坐标系移动到一个新的位置，以便在渲染本地建模的对象时，将其定位在正确的位置。

现在，如果您正在进行这种现代OpenGL（core profile Version3.1和forward），您必须自己逻辑地执行所有这些操作（您可能只指定一个转换，将模型视图和投影转换折叠成一个矩阵乘法）。矩阵通常指定为着色器制服。没有矩阵堆栈，模型-视图和投影转换分离，您需要得到正确的数学来模拟管道。（顺便说一句，透视图分割和视口转换步骤是在顶点着色器完成后由OpenGL执行的--您不需要做数学运算[可以，除非在gl_position顶点着色器输出中未能将w设置为1.0，否则不会造成任何损害）。