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[计算机图形学 with OpenGL] Chapter10 OpenGL三维观察程序示例
10.10节书中给出了一个程序示例，有一个填充正方形，从侧面的角度观察并画到屏幕上。
图0
这里进一步画出一个立方体，将相机放入立方体中心，旋转相机，达到在立方体中旋转看到不同画面的效果。
步骤：
1 使用的是4.9节中的OpenGL顶点数组方法。创建一个立方体100*100*100，坐标范围(0, 0, 0)到(100, 100, 100)。
2 立方体各面使用不同的颜色，调整顶点顺序以确保相机看到的都是填充面而不是线框图。
3 将投影观察点（即观察系原点）设置在矩形中心P0 = (50, 50, 50)。
4 视点Pref为相机朝向的点（注意，这个不是观察点），初始设置为Pref =(0, 50, 0)。
5 修改Pref的坐标，使其绕x=z=50进行逆时针旋转（与y轴平行的旋转公式(9.9)），最终实现相机在立方体中逆时针旋转，看到不同面的效果。
备注：
1 与y轴平行的旋转公式，先将旋转轴平移到与y轴重合，再进行旋转：z‘ = z * cosθ - x * sinθ, x‘ = z * sinθ + x * cosθ, y‘=y;
2 近平面距离投影观察点不能为0，近平面和远平面的坐标会影响画面的效果，调整范围以确保画面不太离谱（并不真实）
问题：这个投影效果看起来并不真实。
1 调整dnear和dfar时，会影响投影效果。dnear离P0越近，投影效果强度更大，离得远的点看着更小。见图2。
2 当调整近裁剪面大小且当立方体旋转时，投影画面会改变宽度，看起来会更奇怪。见图3。
1 include <GLUT/GLUT.h> 2 #include <math.h> 3 4 GLint winWidth = 600, winHeight = 600; 5 GLfloat x0 = 50.0, y00 = 50.0, z0 = 50.0; // 这是观察参考点，与观察系原点重合 6 GLfloat xref = 0.0, yref = 50.0, zref = 0.0; // camera要瞄准的点，不是观察参考点 7 GLfloat Vx = 0.0, Vy = 1.0, Vz = 0.0; 8 GLfloat xwMin = -40.0, ywMin = -40.0, xwMax = 40.0, ywMax = 40.0; 9 GLfloat dnear = 25, dfar = 75; 10 GLdouble radianAngle = 1.0/360.0 * 3.14159; 11 GLfloat cos1 = cos(radianAngle); 12 GLfloat sin1 = sin(radianAngle); 13 14 typedef GLint vertex3 [3]; 15 vertex3 pt [8] = {{0, 0, 0}, {0, 100, 0}, {100, 0, 0}, {100, 100, 0}, 16 {0, 0, 100}, {0, 100, 100}, {100, 0, 100}, {100, 100, 100}}; 17 18 void init (void) 19 { 20 glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 0.0); 21 22 glMatrixMode(GL_MODELVIEW); 23 gluLookAt(x0, y00, z0, xref, yref, zref, Vx, Vy, Vz); 24 25 glMatrixMode(GL_PROJECTION); 26 glFrustum(xwMin, xwMax, ywMin, ywMax, dnear, dfar); 27 } 28 29 void quad (GLint n1, GLint n2, GLint n3, GLint n4) 30 { 31 glBegin(GL_QUADS); 32 glVertex3iv(pt[n1]); 33 glVertex3iv(pt[n2]); 34 glVertex3iv(pt[n3]); 35 glVertex3iv(pt[n4]); 36 glEnd(); 37 } 38 39 void cube () 40 { 41 glColor3f(0.0, 1.0, 0.0); // back 42 quad(0, 2, 3, 1); 43 glColor3f(1.0, 0.0, 0.0); // left 44 quad(0, 1, 5, 4); 45 glColor3f(0.0, 0.0, 1.0); // top 46 quad(1, 3, 7, 5); 47 glColor3f(1.0, 1.0, 0.0); // front 48 quad(4, 5, 7, 6); 49 glColor3f(0.0, 1.0, 1.0); // right 50 quad(2, 6, 7, 3); 51 glColor3f(1.0, 0.0, 1.0); // bottom 52 quad(0, 4, 6, 2); 53 } 54 55 void displayFcn (void) 56 { 57 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); 58 59 glColor3f(0.0, 1.0, 0.0); 60 glPolygonMode(GL_FRONT, GL_FILL); 61 glPolygonMode(GL_BACK, GL_LINE); 62 // glFrontFace(GL_CW); // show the back 63 64 cube(); 65 66 glutSwapBuffers(); 67 } 68 69 void reshapeFcn (GLint newWidth, GLint newHeight) 70 { 71 glViewport(0, 0, newWidth, newHeight); 72 73 winWidth = newWidth; 74 winHeight = newHeight; 75 } 76 77 void idleFcn (void) 78 { 79 GLfloat xref1, zref1; 80 xref = xref - x0; 81 zref = zref - z0; 82 zref1 = zref * cos1 - xref * sin1 + z0; 83 xref1 = zref * sin1 + xref * cos1 + x0; 84 xref = xref1; 85 zref = zref1; 86 87 glMatrixMode(GL_MODELVIEW); 88 glLoadIdentity(); 89 gluLookAt(x0, y00, z0, xref, yref, zref, Vx, Vy, Vz); 90 91 displayFcn(); 92 } 93 94 int main(int argc, char * argv[]) 95 { 96 glutInit(&argc, argv); 97 glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE); 98 glutInitWindowSize(winWidth, winHeight); 99 glutInitWindowPosition(50, 50);100 glutCreateWindow("Perspective View of A Square");101 102 init();103 glutDisplayFunc(displayFcn);104 glutReshapeFunc(reshapeFcn);105 glutIdleFunc(idleFcn);106 glutMainLoop();107 108 return 0;109 }
图1 
图2 
图3
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