OpenGL Transformation 几何变换的顺序概要(MVP,NDC,Window坐标变换过程)

本文主要是介绍OpenGL Transformation 几何变换的顺序概要(MVP,NDC,Window坐标变换过程),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

OpenGL Transformation 几何变换的顺序概要(MVP,NDC,Window坐标变换过程)

Geometry transforming or culling sequence:

  • application passing the vertex pos(object space pos) to the shader program。
  • transforming of clip space pos from object space pos by mulipling the MVP matrix
    • to world space pos from object space pos by multipling the model/world matrix
      ( x w o r l d y w o r l d z w o r l d ) = M m o d e l / w o r l d ( x o b j y o b j z o b j ) \left( \begin{matrix} x_{\color{#aaaaaa}world}\\ y_{\color{#aaaaaa}world}\\ z_{\color{#aaaaaa}world} \end{matrix} \right)= M_{\color{#aaaaaa}model/world} \left( \begin{matrix} x_{\color{#aaaaaa}obj}\\ y_{\color{#aaaaaa}obj}\\ z_{\color{#aaaaaa}obj} \end{matrix} \right) xworldyworldzworld =Mmodel/world xobjyobjzobj
    • to view space pos from world space pos by multipling the view/camera/eye matrix
      • right-hand coordinates
        ( x e y e y e y e z e y e ) = M m o d e l V i e w ( x o b j y o b j z o b j ) = M v i e w ⋅ M m o d e l / w o r l d ( x o b j y o b j z o b j ) \left( \begin{matrix} x_{\color{#aaaaaa}eye}\\ y_{\color{#aaaaaa}eye}\\ z_{\color{#aaaaaa}eye} \end{matrix} \right)= M_{\color{#aaaaaa}modelView} \left( \begin{matrix} x_{\color{#aaaaaa}obj}\\ y_{\color{#aaaaaa}obj}\\ z_{\color{#aaaaaa}obj} \end{matrix} \right)= M_{\color{#aaaaaa}view} \cdot M_{\color{#aaaaaa}model/world} \left( \begin{matrix} x_{\color{#aaaaaa}obj}\\ y_{\color{#aaaaaa}obj}\\ z_{\color{#aaaaaa}obj} \end{matrix} \right) xeyeyeyezeye =MmodelView xobjyobjzobj =MviewMmodel/world xobjyobjzobj
    • to projection/clip space pos from view space pos by multipling the projective/clip matrix
      ( x c l i p y c l i p z c l i p ) = M p r o j e c t ( x e y e y e y e z e y e ) \left( \begin{matrix} x_{\color{#aaaaaa}clip}\\ y_{\color{#aaaaaa}clip}\\ z_{\color{#aaaaaa}clip} \end{matrix} \right)= M_{\color{#aaaaaa}project} \left( \begin{matrix} x_{\color{#aaaaaa}eye}\\ y_{\color{#aaaaaa}eye}\\ z_{\color{#aaaaaa}eye} \end{matrix} \right) xclipyclipzclip =Mproject xeyeyeyezeye
      • culling the vertex which − w c l i p > x y z c l i p > w c l i p -w_{\color{#aaaaaa}clip}>xyz_{\color{#aaaaaa}clip}>w_{\color{#aaaaaa}clip} wclip>xyzclip>wclip
        • add edge/vertex when culling occurs。
      • only reserve the vertex which − w c l i p < x y z c l i p < w c l i p -w_{\color{#aaaaaa}clip}<xyz_{\color{#aaaaaa}clip}<w_{\color{#aaaaaa}clip} wclip<xyzclip<wclip
      • projection/clip space pos still are Homogeneouse coordinates
        • to perspective effect, transforming to NDC space (Euclidean/Cartesian space) from projection/clip space pos, then dividing by the w c l i p w_{\color{#aaaaaa}clip} wclip x y z n d c = x y z c l i p / w c l i p xyz_{\color{#aaaaaa}ndc}=xyz_{\color{#aaaaaa}clip}/w_{\color{#aaaaaa}clip} xyzndc=xyzclip/wclip
  • to NDC(Normalized Device Coordinates) space, just using clip space pos divide by w c l i p w_{\color{#aaaaaa}clip} wclip
    ∵ e y e s p a c e i s r i g h t − h a n d c o o r d i n a t e s ∴ w c l i p = − z c l i p ∴ ( x c l i p y c l i p z c l i p w c l i p → ( − z c l i p ) ) = [ ⋅ ⋯ ⋯ ⋅ ⋮ ⋱ ⋱ ⋮ ⋅ ⋯ ⋯ ⋅ 0 0 − 1 0 ] ( x e y e y e y e z e y e w e y e ) ( x n d c y n d c z n d c ) = ( x c l i p / w c l i p y c l i p / w c l i p z c l i p / w c l i p ) { − w c l i p < x y z n d c < w c l i p x y z n d c = x y z c l i p / w c l i p − 1 < x y z n d c < 1 \because eye \space space \space is \space right-hand \space coordinates\\ \therefore w_{\color{#aaaaaa}clip}=-z_{\color{#aaaaaa}clip}\\ \therefore\left( \begin{matrix} x_{\color{#aaaaaa}clip}\\ y_{\color{#aaaaaa}clip}\\ z_{\color{#aaaaaa}clip}\\ w_{\color{#aaaaaa}clip} \rightarrow ({\color{#ff0000}-z_{\color{#aaaaaa}clip}})\\ \end{matrix} \right)= \begin{bmatrix} \cdot & \cdots & \cdots & \cdot \\ \vdots & \ddots & \ddots & \vdots \\ \cdot & \cdots & \cdots & \cdot \\ 0 & 0 & \color{#ff0000}-1 & 0 \end{bmatrix} \left( \begin{matrix} x_{\color{#aaaaaa}eye}\\ y_{\color{#aaaaaa}eye}\\ \color{#ff0000}z_{\color{#aaaaaa}eye}\\ \color{#ff0000}w_{\color{#aaaaaa}eye} \end{matrix} \right)\\ \left( \begin{matrix} x_{\color{#aaaaaa}ndc}\\ y_{\color{#aaaaaa}ndc}\\ z_{\color{#aaaaaa}ndc} \end{matrix} \right)= \left( \begin{matrix} x_{\color{#aaaaaa}clip}/w_{\color{#aaaaaa}clip}\\ y_{\color{#aaaaaa}clip}/w_{\color{#aaaaaa}clip}\\ z_{\color{#aaaaaa}clip}/w_{\color{#aaaaaa}clip} \end{matrix} \right) \begin{cases} -w_{\color{#aaaaaa}clip}<xyz_{\color{#aaaaaa}ndc}<w_{\color{#aaaaaa}clip}\\ xyz_{\color{#aaaaaa}ndc}=xyz_{\color{#aaaaaa}clip}/w_{\color{#aaaaaa}clip}\\ -1<xyz_{\color{#aaaaaa}ndc}<1 \end{cases} eye space is righthand coordinateswclip=zclip xclipyclipzclipwclip(zclip) = 0010 xeyeyeyezeyeweye xndcyndczndc = xclip/wclipyclip/wclipzclip/wclip wclip<xyzndc<wclipxyzndc=xyzclip/wclip1<xyzndc<1
    • w c l i p = − z c l i p w_{\color{#aaaaaa}clip}=-z_{\color{#aaaaaa}clip} wclip=zclip see OpenGL Projection Matrix。
    • NDC like a cube, [l,r] range [-1,1], [b,t] range [-1,1], [-n,-f] range [-1,1],see Perspective Projection。
  • to mapping Window Coordinates (Screen Coordinates), using glViewport(x,y,w,h), glDepthRange(n,f) functions set the parameters of mapping, see following formula:

( x w i n d o w / s c r e e n y w i n d o w / s c r e e n z w i n d o w / s c r e e n ) = ( w 2 x n d c + ( x + w 2 ) h 2 y n d c + ( y + h 2 ) f − n 2 z n d c + ( f + n ) 2 ) { x w i n d o w = { − 1 ⇒ x 1 ⇒ x + w y w i n d o w = { − 1 ⇒ y 1 ⇒ y + h z w i n d o w = { − 1 ⇒ n 1 ⇒ f \left( \begin{matrix} x_{\color{#aaaaaa}window/screen}\\ y_{\color{#aaaaaa}window/screen}\\ z_{\color{#aaaaaa}window/screen} \end{matrix} \right)= \left( \begin{matrix} \frac{w}{2}x_{\color{#aaaaaa}ndc}+\left(x+\frac{w}{2}\right) \\ \frac{h}{2}y_{\color{#aaaaaa}ndc}+\left(y+\frac{h}{2}\right) \\ \frac{f-n}{2}z_{\color{#aaaaaa}ndc}+\frac{\left(f+n\right)}{2} \end{matrix} \right) \begin{cases} x_{\color{#aaaaaa}window}= \begin{cases} -1 \Rightarrow x \\ 1 \Rightarrow x+w \\ \end{cases}\\ y_{\color{#aaaaaa}window}= \begin{cases} -1 \Rightarrow y \\ 1 \Rightarrow y+h \\ \end{cases}\\ z_{\color{#aaaaaa}window}= \begin{cases} -1 \Rightarrow n \\ 1 \Rightarrow f \\ \end{cases}\\ \end{cases} xwindow/screenywindow/screenzwindow/screen = 2wxndc+(x+2w)2hyndc+(y+2h)2fnzndc+2(f+n) xwindow={1x1x+wywindow={1y1y+hzwindow={1n1f


参考前辈一文:纹理投影,里面有 GPU-GEMS 一图
在这里插入图片描述


References

  • LaTeX 各种命令,符号
  • OpenGL Transformation
    • Object Space Coordinates
    • Eye Space Coordinates
    • Clip Space Coordinates
    • NDC(Normalized Device Coordinates)
      • Perspective Projection
    • Window Coordinates (Screen Coordinates)
    • OpenGL Projection Matrix
    • Homogeneous Coordinates

这篇关于OpenGL Transformation 几何变换的顺序概要(MVP,NDC,Window坐标变换过程)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/377400

相关文章

Python实现网格交易策略的过程

《Python实现网格交易策略的过程》本文讲解Python网格交易策略,利用ccxt获取加密货币数据及backtrader回测,通过设定网格节点,低买高卖获利,适合震荡行情,下面跟我一起看看我们的第一... 网格交易是一种经典的量化交易策略,其核心思想是在价格上下预设多个“网格”,当价格触发特定网格时执行买

python设置环境变量路径实现过程

《python设置环境变量路径实现过程》本文介绍设置Python路径的多种方法:临时设置(Windows用`set`,Linux/macOS用`export`)、永久设置(系统属性或shell配置文件... 目录设置python路径的方法临时设置环境变量(适用于当前会话)永久设置环境变量(Windows系统

python运用requests模拟浏览器发送请求过程

《python运用requests模拟浏览器发送请求过程》模拟浏览器请求可选用requests处理静态内容,selenium应对动态页面,playwright支持高级自动化,设置代理和超时参数,根据需... 目录使用requests库模拟浏览器请求使用selenium自动化浏览器操作使用playwright

Mysql中设计数据表的过程解析

《Mysql中设计数据表的过程解析》数据库约束通过NOTNULL、UNIQUE、DEFAULT、主键和外键等规则保障数据完整性,自动校验数据,减少人工错误,提升数据一致性和业务逻辑严谨性,本文介绍My... 目录1.引言2.NOT NULL——制定某列不可以存储NULL值2.UNIQUE——保证某一列的每一

解密SQL查询语句执行的过程

《解密SQL查询语句执行的过程》文章讲解了SQL语句的执行流程,涵盖解析、优化、执行三个核心阶段,并介绍执行计划查看方法EXPLAIN,同时提出性能优化技巧如合理使用索引、避免SELECT*、JOIN... 目录1. SQL语句的基本结构2. SQL语句的执行过程3. SQL语句的执行计划4. 常见的性能优

linux下shell脚本启动jar包实现过程

《linux下shell脚本启动jar包实现过程》确保APP_NAME和LOG_FILE位于目录内,首次启动前需手动创建log文件夹,否则报错,此为个人经验,供参考,欢迎支持脚本之家... 目录linux下shell脚本启动jar包样例1样例2总结linux下shell脚本启动jar包样例1#!/bin

Spring Bean初始化及@PostConstruc执行顺序示例详解

《SpringBean初始化及@PostConstruc执行顺序示例详解》本文给大家介绍SpringBean初始化及@PostConstruc执行顺序,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,对大家的... 目录1. Bean初始化执行顺序2. 成员变量初始化顺序2.1 普通Java类(非Spring环境)(

java内存泄漏排查过程及解决

《java内存泄漏排查过程及解决》公司某服务内存持续增长,疑似内存泄漏,未触发OOM,排查方法包括检查JVM配置、分析GC执行状态、导出堆内存快照并用IDEAProfiler工具定位大对象及代码... 目录内存泄漏内存问题排查1.查看JVM内存配置2.分析gc是否正常执行3.导出 dump 各种工具分析4.

Linux进程CPU绑定优化与实践过程

《Linux进程CPU绑定优化与实践过程》Linux支持进程绑定至特定CPU核心,通过sched_setaffinity系统调用和taskset工具实现,优化缓存效率与上下文切换,提升多核计算性能,适... 目录1. 多核处理器及并行计算概念1.1 多核处理器架构概述1.2 并行计算的含义及重要性1.3 并

Spring boot整合dubbo+zookeeper的详细过程

《Springboot整合dubbo+zookeeper的详细过程》本文讲解SpringBoot整合Dubbo与Zookeeper实现API、Provider、Consumer模式,包含依赖配置、... 目录Spring boot整合dubbo+zookeeper1.创建父工程2.父工程引入依赖3.创建ap