glMatrixmode详解

一、glMatrixMode是什么

glMatrixMode是OpenGL中的一个变换矩阵模型，用于在OpenGL中设置当前矩阵堆栈的模式。OpenGL具有三种堆栈模式：模型视图堆栈，投影堆栈和纹理堆栈。可以使用glMatrixMode来设置当前正在操作的矩阵堆栈，并对其进行操作。例如，使用glMatrixMode(GL_MODELVIEW)来操作模型视图矩阵堆栈。

下面是一个使用glMatrixMode进行操作的例子：

// 设置为模型视图矩阵模式
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

// 将当前矩阵堆栈清空
glLoadIdentity();

// 对模型视图矩阵堆栈进行一些操作
glTranslatef(0.0f, 0.0f, -5.0f);
glRotatef(45.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f);

上述代码采用GL_MODELVIEW模式对模型视图矩阵堆栈进行了一些平移和旋转操作。

二、glMatrixMode的三种模式

1. 模型视图堆栈模式

模型视图堆栈是最常用的矩阵堆栈。它是用于描述相机在物体坐标系中的位置和方向，以及物体在世界坐标系中的位置和旋转。例如，在3D游戏中，我们经常使用模型视图矩阵堆栈来放置和控制3D游戏对象。

下面是一个使用GL_MODELVIEW模式操作模型视图矩阵堆栈的例子：

// 设置为模型视图矩阵模式
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

// 将当前矩阵堆栈清空
glLoadIdentity();

// 对模型视图矩阵堆栈进行一些操作
glTranslatef(0.0f, 0.0f, -5.0f);
glRotatef(45.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f);

上述代码对模型视图矩阵堆栈进行了一些平移和旋转操作。

2. 投影堆栈模式

投影堆栈是用于描述相机视锥体的矩阵堆栈。在3D图形学中，相机视锥体是介于相机位置和远裁剪面之间的可见范围。通过对投影堆栈进行操作，可以定义如何将3D对象投影到2D屏幕上。

下面是一个使用GL_PROJECTION模式操作投影矩阵堆栈的例子：

// 设置为投影矩阵模式
glMatrixMode(GL_PROJECTION);

// 将当前矩阵堆栈清空
glLoadIdentity();

// 对投影矩阵堆栈进行一些操作
gluPerspective(60.0f, (GLfloat)width/(GLfloat)height, 1.0f, 100.0f);

上述代码对投影矩阵堆栈进行了透视投影操作。

3. 纹理堆栈模式

纹理堆栈是用于对纹理坐标进行转换的矩阵堆栈。在OpenGL中，纹理坐标是用于定义纹理贴图在物体表面上的位置的坐标系。通过对纹理堆栈进行操作，可以对纹理坐标进行缩放、旋转和平移等变换操作。

下面是一个使用GL_TEXTURE模式操作纹理矩阵堆栈的例子：

// 设置为纹理矩阵堆栈模式
glMatrixMode(GL_TEXTURE);

// 将当前矩阵堆栈清空
glLoadIdentity();

// 对纹理矩阵堆栈进行一些操作
glTranslatef(0.5f, 0.5f, 0.0f);
glRotatef(45.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
glScalef(2.0f, 2.0f, 1.0f);

上述代码对纹理矩阵堆栈进行了缩放、旋转和平移操作。

三、glMatrixMode的使用限制

尽管glMatrixMode提供了一种方便的方法来控制OpenGL的变换矩阵，但是在实际开发中，应该谨慎使用glMatrixMode。过多的操作可能会导致性能下降和代码复杂度的增加。

下面是一个不当使用glMatrixMode的例子：

// 不当使用glMatrixMode可能会导致代码复杂度的增加
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
glTranslatef(0.0f, 0.0f, -5.0f);

glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glFrustum(-1.0f, 1.0f, -1.0f, 1.0f, 1.0f, 10.0f);

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glRotatef(45.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f);
glRotatef(45.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f);

上述代码使用了不当的glMatrixMode调用顺序，可能会导致代码不易理解和维护。

四、总结

glMatrixMode是OpenGL中的一个变换矩阵模型，用于在OpenGL中设置当前矩阵堆栈的模式。OpenGL具有三种堆栈模式：模型视图堆栈，投影堆栈和纹理堆栈。通过使用glMatrixMode对矩阵堆栈进行操作，可以方便地进行平移、旋转和缩放等操作。