OpenGL 转换未按预期工作

Question

我正在编写一个 OpenGL 应用程序（C# 和 OpenTK），但我对 OpenGL 转换的工作原理感到困惑。

我已经设置了一个透视投影，我在默认位置，默认方向（+X 向右，+Y 向上，+Z 向我靠近。）现在我在我的 XY 平面上绘制一个四边形, 在 Z 轴 -10 处。

GL.Begin(PrimitiveType.Quads);
GL.Color3(Color.Green);
GL.Vertex3(-1, 1, -10);
GL.Vertex3(1, 1, -10);
GL.Vertex3(1, -1, -10);
GL.Vertex3(-1, -1, -10);
GL.End();

这按预期工作。但现在我想沿 其本地 Y 轴旋转四边形，所以我添加了一个旋转，它被应用于我的单位矩阵。这是相关的代码部分：

GL.MatrixMode(MatrixMode.Modelview);
GL.LoadIdentity();

GL.Rotate(10, 0, 1, 0);

GL.Begin(PrimitiveType.Quads);
GL.Color3(Color.Green);
GL.Vertex3(-1, 1, -10);
GL.Vertex3(1, 1, -10);
GL.Vertex3(1, -1, -10);
GL.Vertex3(-1, -1, -10);
GL.End();

但这会使飞机围绕我的“世界”Y 轴旋转，所以现在飞机不再穿过我的 -Z 轴，而是成一个角度。

问题

如何将对象保持在所需位置（沿我的 Z 轴在 -10 处）但让它围绕自己的轴旋转？

我尝试过的

我尝试过先平移到原点，执行旋转，绘制，然后向后移动，但这也不起作用，大概是因为一旦我旋转了，现在我不再沿着“世界”平移" 轴，但旋转轴。这是代码：

GL.MatrixMode(MatrixMode.Modelview);
GL.LoadIdentity();

GL.Translate(0, 0, 10);
GL.Rotate(10, 0, 1, 0);

GL.Begin(PrimitiveType.Quads);
GL.Color3(Color.Green);
GL.Vertex3(-1, 1, -10);
GL.Vertex3(1, 1, -10);
GL.Vertex3(1, -1, -10);
GL.Vertex3(-1, -1, -10);
GL.End();

GL.Translate(0, 0, -10);

我觉得我需要使用PushMatrix 和PopMatrix，但我不太确定我是否理解它们是如何发挥作用的。如果我在执行任何操作之前推送我的矩阵，然后弹出它，我的视图不应该恢复正常吗？如果是这样，为什么这不起作用：

GL.MatrixMode(MatrixMode.Modelview);
GL.LoadIdentity();

// Push current matrix onto the stack
GL.PushMatrix();

// Perform operations on newly pushed matrix
GL.Translate(0, 0, 10);
GL.Rotate(10, 0, 1, 0);

GL.Begin(PrimitiveType.Quads);
GL.Color3(Color.Green);
GL.Vertex3(-1, 1, -10);
GL.Vertex3(1, 1, -10);
GL.Vertex3(1, -1, -10);
GL.Vertex3(-1, -1, -10);
GL.End();

// Pop it off, so return to my previous matrix
GL.PopMatrix();

Answer 1

您的第二次尝试走在了正确的轨道上，但它仍然遗漏了几个方面：

• 在开始绘图之前需要指定所有转换。只有在进行绘图调用时处于活动状态的变换才会应用于该绘图调用中的坐标。在glEnd() 之后进行翻译将无济于事。
• 顺序倒退。 last 指定的变换应用于first 顶点。因此，需要最后指定将几何体移动到原点的平移，然后首先指定将几何体移回原点的平移。

代码序列将如下所示：

GL.Translate(0, 0, -10);
GL.Rotate(10, 0, 1, 0);
GL.Translate(0, 0, 10);

GL.Begin(PrimitiveType.Quads);
...
GL.End();

此代码示例中不需要PushMatrix() 和PopMatrix()，因为您在绘制函数开始时调用了LoadIdentity()，这会将当前转换恢复为恒等转换。并且至少根据显示的内容，您在此代码之后没有绘制任何内容，因此无需恢复之前的矩阵。

另一种方法是不为每一帧调用LoadIdentity()，而是将上面的代码段用PushMatrix() 放在开头，PopMatrix() 放在结尾。这实际上更具可扩展性，因为它会在需要时恢复矩阵以进行额外渲染。

我在这里对类似问题的回答中更详细地解释了其中的一些：Rotating an object around a fixed point using glMultMatrix。