MVP变换简介
MVP,即Model-View-Projection的缩写,是一种常用的投影变换矩阵。此矩阵用于将三维模型坐标系中的坐标转换到屏幕二维坐标系中,它是由三个独立的矩阵组合而成。
模型矩阵(Model)
模型矩阵是用于定义模型在模型坐标系中的位置、旋转和缩放。它决定了物体在三维空间中的基本形态和姿态。
观察矩阵(View)
观察矩阵则定义了在世界坐标系中观察者的位置和方向。它决定了观察者如何看待三维场景,使场景呈现出不同的视角。
投影矩阵(Projection)
投影矩阵则负责在投影坐标系中定义投影的类型和范围。它决定了如何将三维模型投影到二维平面上,呈现给我们的是一种或是正交的效果。
MVP矩阵的计算
MVP矩阵就是这三个矩阵的乘积,具体为:MVP = Projection View Model。这个计算过程实际上就是将三个变换依次作用于物体上,最终得到其在二维屏幕上的位置和形态。
投影变换的过程
在投影变换中,首先使用模型矩阵定义物体的位置、旋转和缩放。接着,利用观察矩阵确定观察者的位置和方向。通过投影矩阵将三维模型的坐标转换为二维投影坐标。这一系列的操作构成了完整的投影变换过程。
矩阵的公式与变换顺序
每个矩阵都有其特定的公式,这些公式取决于所需的投影变换类型,如投影或正交投影等。需要注意的是,模型矩阵的变换顺序是从右往左的,这一顺序决定了最终物体的变换顺序:先进行缩放,再进行旋转,最后进行平移。
代码实现
在编程实现中,我们可以使用诸如glm这样的数学库来创建这些矩阵。例如,通过glm库的函数,我们可以轻松地创建模型矩阵、观察矩阵和投影矩阵。这些矩阵的创建通常需要提供一些参数,如平移的坐标、旋转的角度和轴、缩放的比例等。
投影与正交投影
投影和正交投影是两种常见的投影方式。投影考虑了物体到观察者的距离,使得物体远离观察者时看起来较小,靠近观察者时看起来较大。而正交投影则不考虑这一距离因素,物体在投影中始终保持相同的大小。
投影矩阵的公式与创建
投影和正交投影都有其特定的矩阵公式。在创建这些投影矩阵时,我们需要提供一些参数,如视景体的近裁剪面距离、远裁剪面距离、左侧、右侧、顶部和底部位置等。这些参数决定了投影的范围和效果。
总结