图形大师课——让三角形动起来：OpenGL 5中的平移和旋转操作

2023-12-15 08:58:12

OpenGL 5 的平移与旋转：释放你创造力的关键

欢迎来到 OpenGL 5 的神奇世界，一个虚拟舞台，你可以释放你的创造力，创造出令人惊叹的图形。本篇博客将深入探讨平移和旋转操作，这将成为你图形大师之路上的基石。

平移：让你的对象自由漫步

想象你正在一个虚拟世界中，希望让你的角色自由穿梭。平移就是答案，它可以将对象在空间中移动，而不改变其方向。

在 OpenGL 5 中，你可以使用平移矩阵实现平移操作。该矩阵是一个 4x4 的方阵，它可以将对象在 x、y、z 三个轴上移动任意距离。平移矩阵的计算如下：

[ 1 0 0 Tx ]
[ 0 1 0 Ty ]
[ 0 0 1 Tz ]
[ 0 0 0 1 ]

其中，Tx、Ty、Tz 分别表示对象在 x、y、z 轴上的平移距离。

旋转：让你的三角形翩翩起舞

现在，让我们让三角形成为聚光灯下的明星。旋转是指对象围绕某个轴旋转一定角度。

OpenGL 5 中的旋转矩阵可以让你围绕 x、y、z 三个轴旋转对象。旋转矩阵的计算如下：

绕 x 轴旋转

[ 1 0 0 0 ]
[ 0 cosθ -sinθ 0 ]
[ 0 sinθ cosθ 0 ]
[ 0 0 0 1 ]

绕 y 轴旋转

[ cosθ 0 sinθ 0 ]
[ 0 1 0 0 ]
[ -sinθ 0 cosθ 0 ]
[ 0 0 0 1 ]

绕 z 轴旋转

[ cosθ -sinθ 0 0 ]
[ sinθ cosθ 0 0 ]
[ 0 0 1 0 ]
[ 0 0 0 1 ]

其中，θ 是旋转角度。

复合变换：让平移与旋转交相辉映

掌握了平移和旋转，我们就可以将两者结合起来，让三角形按照我们的意愿自由移动和旋转。

要实现复合变换，只需将平移矩阵和旋转矩阵相乘即可。相乘后的矩阵被称为复合变换矩阵。复合变换矩阵可以同时将对象平移和旋转。

代码示例：让三角形动起来

为了让三角形动起来，这里有一个 OpenGL 5 中的示例代码：

// 定义顶点数据
GLfloat vertices[] = {
    -0.5f, -0.5f, 0.0f,
     0.5f, -0.5f, 0.0f,
     0.0f,  0.5f, 0.0f
};

// 定义索引数据
GLuint indices[] = {
    0, 1, 2
};

// 定义平移矩阵
glm::mat4 translationMatrix = glm::translate(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(0.5f, 0.5f, 0.0f));

// 定义旋转矩阵
glm::mat4 rotationMatrix = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), glm::radians(45.0f), glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));

// 复合变换矩阵
glm::mat4 transformMatrix = translationMatrix * rotationMatrix;

// 设置变换矩阵
glUniformMatrix4fv(transformMatrixLocation, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(transformMatrix));