在 iOS 上使用 OpenGL 给图形添加变换的综合指南

在 iOS 上使用 OpenGL 为图形添加变换

在上一篇博文中，我们探索了如何在 iOS 上使用 OpenGL 为图形应用纹理。继续我们对 3D 图形编程的探索，在本篇博文中，我们将深入了解如何使用 OpenGL 对图形进行变换，让它们在屏幕上移动、旋转和缩放。

矩阵的力量

在计算机图形学中，变换通过称为矩阵的数学结构来实现。矩阵是一种数字网格，可用于表示和操纵坐标系中的对象。OpenGL 使用 4x4 矩阵来表示变换。

创建单位矩阵

要开始使用变换，我们需要创建一个单位矩阵。单位矩阵是一个对角线上为 1、其他位置为 0 的矩阵。它表示没有应用任何变换，相当于图形的原始状态。

在 GLKit 中，我们可以使用 GLKMatrix4Identity 函数轻松创建单位矩阵：

GLKMatrix4 matrix = GLKMatrix4Identity;

平移

平移是一种将图形从一个位置移动到另一个位置的变换。在 OpenGL 中，平移是通过在单位矩阵上应用 GLKMatrix4Translate 函数来实现的：

GLKMatrix4 translationMatrix = GLKMatrix4Translate(matrix, x, y, z);

其中 x、y 和 z 是平移向量分量，表示沿 X、Y 和 Z 轴的移动量。

缩放

缩放是一种将图形扩大或缩小的变换。在 OpenGL 中，缩放是通过在单位矩阵上应用 GLKMatrix4Scale 函数来实现的：

GLKMatrix4 scaleMatrix = GLKMatrix4Scale(matrix, x, y, z);

其中 x、y 和 z 是缩放向量分量，表示沿 X、Y 和 Z 轴的缩放因子。

旋转

旋转是一种围绕特定轴旋转图形的变换。在 OpenGL 中，旋转是通过在单位矩阵上应用 GLKMatrix4Rotate 函数来实现的：

GLKMatrix4 rotationMatrix = GLKMatrix4Rotate(matrix, angle, x, y, z);

其中 angle 是旋转角（以弧度为单位），x、y 和 z 是旋转轴向量分量。

组合变换

变换可以组合起来以创建复杂的效果。例如，我们可以先平移图形，然后旋转它，最后再缩放它。组合变换时，应用的顺序至关重要。例如，先缩放图形，然后旋转它会产生与先旋转图形，然后缩放它不同的结果。

结论

通过使用 OpenGL 中的变换矩阵，我们可以轻松地对图形进行平移、缩放和旋转。这些变换是创建动态且交互式 3D 场景的基础。在掌握了变换的基础知识后，我们可以继续探索更高级的图形技术，例如灯光和阴影。