如何在 OpenGL 中处理透视投影？

Question

我目前正在使用 Haskell 的 OpenGL 绑定编写一个基本的渲染演示。问题是它几乎不能处理 2000 多个顶点。我的伪代码相当于：

terrain = The set of points generated from [-1...1] x [-1...1] x [-1...1].
camera = Camera at position (xc, yc) with angles (ax, ay, az).
while running:
    input = anything that moves the camera's position or angles
    projected = []
    for point in terrain:
        projected.append(camera.perspectiveProjection(point))
    renderPoints(projected)

问题（我相信）是我手动将我的三维点中的每一个转换为二维，然后使用 OpenGL 绘制这些点。

我的问题是：我是否应该给 OpenGL 提供三维点，然后使用 OpenGL 提供的任何投影？

（我觉得我了解透视投影的工作原理 - 我只是不确定是否应该手动执行此操作。）

编辑：

以下大部分是我的代码。我省略了一些我认为不言自明的部分，只给出了函数定义。

main :: IO()
main = do
    (_progName, _args) <- getArgsAndInitialize
    initialDisplayMode $= [DoubleBuffered]
    _window <- createWindow "Hello, World"
    -- The camera position followed by pitch, yaw and roll.
    camera <- newIORef Camera [0,0,0] 0 0 0
    displayCallback $= display camera
    mainLoop

display :: IORef Camera -> DisplayCallback
display camIO = do
    camera <- get camIO
    clear [ColorBuffer, DepthBuffer]
    clear [ColorBuffer]
    renderPrimitive Points $ mapM_ vertex 
        $ map perspectiveProjection camera points
    swapBuffers
    postRedisplay Nothing

Answer 1

您猜对了，推出自己的投影算法可能会非常缓慢。此外，除非您正在做一些极其复杂的事情，否则 OpenGL（或更具体地说是 GLU）有一组函数可以解决您的大部分问题。

进行传统透视投影的最简单方法是使用带有位置、观察点和向上矢量的相机。就个人而言，我发现这比使用旋转角度定义相机轴更简单。一旦你有了这个，你就可以拥有这样的显示功能：

import Graphics.Rendering.OpenGL.GLU.Matrix

display :: IORef Camera -> DisplayCallback
display camIO = do
    camera <- get camIO
    perspective fov aspect zNear zFar
    lookAt (position camera) (lookAt camera) (upVector camera)
    -- call clear functions
    -- call renderPrimitive with the untransformed points.

lookAt函数改变摄像机位置和方向，赋予摄像机属性。 perspective 是一个函数，它获取有关相机和窗口的信息，并创建适当的透视投影。如果您发现它无法对投影进行足够的控制，您可以改用 Graphics.Rendering.OpenGL.GL.CoordTrans 中的 frustum。

PS.：正确的做法是使用setup 函数，该函数设置投影矩阵，并在必要时让显示函数更改模型视图矩阵。但是，上面的代码应该可以工作。

PS2.：正如评论中指出的那样，实现这一点的方式很大程度上取决于 OpenGL 版本，我不知道 OpenGL haskell 支持哪些版本。此实现基于 OpenGL 2.1 及以下版本。