OpenGL-11-观察方式与MV矩阵堆栈关系

在之前的OpenGL的案例中，我们可以分辨出关于GLFrame有两种不同的方式：
观察者不动，物体动
观察者动，物体不动
此外还牵涉到我们使用视图模型矩阵modelViewMatrix时候的压栈问题。
（文章中如果有出现错误的地方，还望指出！）

在GLFrame涉及到的三个方法中去探索：

• SetupRC （初始化操作，初始化观察者或者物体的初始位置）
• SpecialKeys （特殊键位操作，改变观察者或者物体的位置）
• RenderScene （渲染场景，有压栈、出栈的操作）

这里我们先声明两个变量

//观察者
GLFrame cameraFrame;
//物体本身
GLFrame objectFrame;

1、SetupRC

• 观察者不动，物体动

//向屏幕外移动15个单位，距离我们肉眼更近。
//可以理解为：观察者和物体原本都在原点位置，让物体距离我们肉眼更远一点，方便观察
cameraFrame.MoveForward(-15.0f);

• 观察者动，物体不动

//向屏幕里移动15个单位，距离我们肉眼更远。因为我们要移动观察者,拉开距离方便观察
cameraFrame.MoveForward(15.0f);

从大局上考虑，在应用任何其他模型变换之前，必须先应用视图变换。-- 《OpenGL 超级宝典 第5版》
视图变换是应用到场景中的第一种变换，通过物体/观察者在Z轴上的移动，确定场景中利于观察的位置。
默认情况下，透视投影中的观察者位置处于原点（0，0，0），并沿着z轴负方向看向屏幕里面，一般通过moveForward方法来调整观察者位置，moveForward默认的朝向是-z轴，所以向屏幕里面移动传正数值，向屏幕外即+z轴，需要传负数值。

2、SpecialKeys

• 观察者不动，物体动

//物体围绕特定的x轴进行旋转
objectFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0f), 1.0f, 0.0f, 0.0f);

• 观察者动，物体不动

//观察者围绕特定的x轴进行旋转
cameraFrame.RotateWorld(m3dDegToRad(-5.0), 1.0f, 0.0f, 0.0f);

3、RenderScene

• 观察者不动，物体动
  因为观察者在初始化的时候改变了位置，并且物体进行了移动。所以这里渲染的时候都要记录进去

    //压栈
    /*
    因为压入不止一个数据，这里要用到矩阵相乘，就要把观察者数据转换成矩阵再进去
    modelViewMatrix在初始化的时候已经-压入了一个单元矩阵
    这里push一个空，就相当于copy了一个栈顶的单元矩阵，然后再压入到栈顶
    */
    modelViewMatrix.PushMatrix();
    
    
    /*
     把观察者数据转换成矩阵压入栈中-->与栈顶矩阵相乘-->栈顶就会得到一个新的矩阵
     */
    //初始化一个观察者矩阵，把观察者矩阵放进去
    M3DMatrix44f mCamreaMatrix;
    cameraFrame.GetCameraMatrix(mCamreaMatrix);
    //矩阵相乘放入顶部 ： 单元矩阵（1） * mCamreaMatrix = New_mCamreaMatrix
    modelViewMatrix.MultMatrix(mCamreaMatrix);
    
    
    //初始化一个物体矩阵，然后放进去
    M3DMatrix44f mObjectMatrix;
    objectFrame.GetMatrix(mObjectMatrix);
    //New_mCamreaMatrix * mObjectMatrix = New_mObjectMatrix
    modelViewMatrix.MultMatrix(mObjectMatrix);
    
    
    //使用着色器
    shaderManager.UseStockShader(...);
    //绘制
    torusBatch.Draw();
    //出栈
    modelViewMatrix.PopMatrix();

image.png

• 观察者动，物体不动
  因为物体没发生位移等变化，只有观察者发生了改变。这里只需要把观察者记录进去即可

    //压栈，直接把观察者压入栈中
    modelViewMatrix.PushMatrix(cameraFrame);
    //使用着色器
    shaderManager.UseStockShader(...);
    //绘制
    torusBatch.Draw();
    //出栈
    modelViewMatrix.PopMatrix();

image.png

矩阵压栈（规定）：先放观察者矩阵 ---> 再放物体矩阵 --->最后放投影矩阵

思考总结

在绘图时,可以不用矩阵堆栈吗?

• 如果绘制比较多，没有push、pop是不行的。否则别的变化都作用在mv上了，mv是全局的，本来不是你的也被影响了，push的意思就是，我先占用，等我绘制完了，pop是把我的变化从全局的mv的剔除掉，保持原来的模样，否则就乱套了，push pop就是为了把变化绘制了，还不影响整体环境，如果你不用push或者pop，那你自己精细算mv的数据也是可以的，比如mv+abc-897 绘制，完成mv-abc+897，这也可以，但是这只是规则变化，有规律可循，即使你很熟悉、技术非常牛逼，说一个复杂的图形怎么变化我都能计算出各个顶点的数值，变化完成之后我都可以复原，也可以自己算自己复原，但是，push 和 pop就搞定了，何必浪费那些个脑细胞呢？

MVP矩阵在堆栈中充当什么样角色?

• MV只有一个，是全局的，大家都在用。如果你的项目中某个图形A，它要进行bcdefg变化那么 push --> mv * b * c * d * e * f * g --> pop -->mv。这时有一个物体B，要进行abc * 999的变化，push -> mv * abc * 999 ->pop ->mv， A和B都是要自己的变化，比如A必须要bcdefg都叉乘了才可作为A的最后的mv渲染，B也是同理，你把A的 mv * b * c * d * e * f * g * abc * 999给B，那就乱套了，你要的最终变化给你就行了，别人的不要管
• mv * b * c * d * e * f * g这个是A要的最后的渲染数据，mv * abc * 999 这个是B要的 最后的渲染数据。如果把mv * b * c * d * e * f * g * abc * 999都给A或者B都是不对的
• 谁的变化给谁，push pop结合就OK了