了解OpenGL中窗口坐标的解释

Question

我试图更深入地理解OpenGL，但我遇到了以下问题。

这部分描述了我的理解，输出是假设的。

glViewport(0, 0 ,800, 480);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glFrustum(-400.0, 400.0, -240.0, 240.0, 1.0, 100.0);

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
glTranslatef(0, 0, -1);
glRotatef(0, 0, 0, 1);

glBegin(GL_QUADS);
    glVertex3f(-128, -128,  0.0f); 
    glVertex3f(128, -128,  0.0f);
    glVertex3f(128,  128,  0.0f);
    glVertex3f(-128,  128,  0.0f);
glEnd();

上述代码段的窗口坐标（Wx、Wy、Wz）为

• （272.00000286102295,111.99999332427979,5.9604644775390625e-008）
• （527.99999713897705,111.99999332427979,5.9604644775390625e-008）
• （527.99999713897705,368.00000667572021,5.9604644775390625e-008）
• （272.00000286102295,368.00000667572021,5.9604644775390625e-008）

我做了一个glReadPixels（）并转储到一个bmp文件中。在图像中，我得到了一个带有上面提到的（Wx， Wy）的四边形（因为在图像中，原点在左上角，而验证bmp图像时我负责减去窗口高度，即480）。根据我的理解，此输出-（Wx， Wy）将用作2D坐标，Wz将用于深度目的。

现在问题来了。我尝试了下面的代码片段。

glViewport(0, 0 ,800, 480);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glFrustum(-400.0, 400.0, -240.0, 240.0, 1.0, 100.0);

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
glTranslatef(100, 0, -1);
glRotatef(30, 0, 1, 0);

glBegin(GL_QUADS);
    glVertex3f(-128, -128,  0.0f); 
    glVertex3f(128, -128,  0.0f);
    glVertex3f(128,  128,  0.0f);
    glVertex3f(-128,  128,  0.0f);
glEnd()

上面片段的窗口坐标是

• （400.17224205479812,242.03174613770986,1.02613436891909）
• （403.24386530741430,238.03076912806583,0.99456100555566640）
• （403.24386530741430,241.96923087193414,0.99456100555566640）
• （400.17224205479812,237.96825386229017,1.02613436891909）

当我将输出转储到bmp文件时，基于上述（Wx，Wy），我希望有一个非常小的平行四边形（大约像一个4 x 4平方变换为平行四边形）。但事实并非如此。图像具有不同的坐标集，如下所示：

< li>(403，238) <李>(499，113) < li>(499，366) < li>(403，241)

我已经提到了图像上看到的CW方向的坐标。

我在这里迷路了。有人能帮忙理解第二个案例中发生了什么以及为什么会发生吗？？为什么我在屏幕上看到一个点(499，113 ),而它在计算的窗口坐标中并不存在？

我使用 gluProject（） 来表示窗口坐标。

注意：我正在使用OpenGL 2.0。我只是试图理解这里的概念，所以请不要建议使用版本

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这是derhass发布的答案的更新

第二种情况下投影矩阵后的齐次坐标如下：

• （-0.027128123630699719， -0.53333336114883423， -66.292930483818054， -63.0000000000000000000）
• （0.52712811245482882， -0.53333336114883423， 64.292930722236633， 65.00000000000000000000000）
• （0.52712811245482882， 0.53333336114883423， 64.292930722236633， 65.000000000000000000000000）
• （-0.027128123630699719， 0.53333336114883423， -66.292930483818054， 63.00000000000000000000000000000）

所以这里是z的顶点

Answer 1

这里缺少的是剪辑。

之后

glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glFrustum(-400.0, 400.0, -240.0, 240.0, 1.0, 100.0);

基本上，在原点有一个摄像头，沿着-z方向看，近平面在z=-1，远平面在z=-100。现在绘制一个128x128的正方形，沿y（向上）轴旋转30度，并沿z移动-1（沿.x.100），但这不是关键点。由于围绕其中心点旋转了正方形，因此其中两个点的z值将远早于近平面，而其他两个点应落入平截头体。（你也可以看到这两点与你的期望相符）。

现在直接将所有4个点投影到窗口空间不是GL所做的。它将点转换为剪辑空间，将图元与视见截头体的所有6个边相交，最后将剪裁图元投影到窗口空间进行光栅化。

你所做的投影实际上只对平截头体内部的点有意义。你的两个点位于凸轮后面，投影到相机后面会在相机前面创建这些点的镜像。