OpenGL 入門：視口與物體變換函數詳解

前言

大學時期修過一門 OpenGL 選修課，內容較為基礎，適合剛入門的同學參考。這裡整理了核心知識點，希望能幫助初學者快速上手。

推薦學習資源：NeHe OpenGL 教程（英文） 與 中文版，講解清晰且附有完整範例，優於市面上許多參考書。

核心變換函數

幾何變換

• glTranslatef(x, y, z)：平移物體
• glRotatef(angle, x, y, z)：繞指定向量 (x,y,z) 旋轉 angle 度
• glScalef(x, y, z)：縮放物體，1.0 為原始大小

矩陣堆疊操作

• glPushMatrix()：儲存當前模型視圖矩陣
• glPopMatrix()：恢復上一次儲存的矩陣

視點設定 gluLookAt

gluLookAt(eyeX, eyeY, eyeZ, centerX, centerY, centerZ, upX, upY, upZ);

• 前三參數：眼睛（攝影機）位置
• 中三參數：視線中心點（通常為原點）
• 後三參數：上方向向量

注意：gluLookAt 並非 OpenGL 標準庫函數，實際上封裝了 glTranslatef 與 glRotatef，初學階段理解即可，實際專案建議自行實現視圖矩陣。

程式碼範例

以下範例展示如何使用矩陣堆疊繪製兩個位置不同的正方形：

gluLookAt(-2.0f, 5.0f, 10.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
glPushMatrix();
glTranslatef(0.0f, 0.0f, 3.0f);
glBegin(GL_QUADS);
glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(1.0f, -1.0f, 0.0f);
glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 0.0f);
glEnd();
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glPopMatrix();

glTranslatef(0.0f, 0.0f, -3.0f);
glBegin(GL_QUADS);
glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(1.0f, -1.0f, 0.0f);
glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 0.0f);
glEnd();

等效於不使用 glPushMatrix/glPopMatrix，改用 glLoadIdentity() 重置矩陣後再次設定視點與平移。

OpenGL 座標系統

呼叫 glLoadIdentity() 後，當前點移至螢幕中心：

• X 軸：左負右正
• Y 軸：下負上正
• Z 軸：內負外正（垂直螢幕向外）

glTranslatef(x, y, z) 沿三軸移動。例如 glTranslatef(-1.5f, 0.0f, -6.0f) 表示左移 1.5、不上下移動、向螢幕內移動 6.0。