Transformation der Modellmatrix

In der Computergrafik spielen Transformationen eine entscheidende Rolle bei der Positionierung und Ausrichtung von Objekten innerhalb einer Szene. Unter den verschiedenen verwendeten Transformationsmatrizen sind die Modellmatrix, die Ansichtsmatrix und die Projektionsmatrix wesentlich für die Definition der Position und Perspektive eines Objekts.

Modellkoordinaten: Objekte im Raum definieren

Modellkoordinaten stellen das lokale Koordinatensystem eines Objekts dar. In diesem Raum werden die Scheitelpunktpositionen des Objekts definiert. Beispielsweise würden die Eckpunkte eines einfachen Würfels in einem 3D-Modellierungsprogramm in seinem eigenen Modellraum definiert sein.

Modellmatrix: Objekte positionieren und transformieren

Die Modellmatrix wandelt einen Scheitelpunkt von seinen Modellkoordinaten in Weltkoordinaten um. Diese Matrix definiert die Position, Ausrichtung und Größe des Objekts in der Szene. Indem wir die Modellmatrix auf die Eckpunkte des Objekts anwenden, können wir das Objekt wie gewünscht platzieren und drehen.

Ansichtsmatrix: Definieren der Perspektive

Die Ansichtsmatrix beschreibt die Position und Ausrichtung der Kamera (oder Betrachterperspektive). Es ist die Umkehrung des Koordinatensystems der Kamera und bewegt die Kamera effektiv zum Ursprung, während die Objekte in der Szene stationär bleiben. Dieser Perspektivwechsel ermöglicht es uns, die Szene aus der Sicht der Kamera zu „sehen“.

Projektionsmatrix: 3D in 2D umwandeln

Die Projektionsmatrix projiziert das 3D Weltkoordinaten (erhalten aus der Modellmatrix und der Ansichtsmatrix) in 2D-Bildschirmkoordinaten. Dieser Prozess ist für die Rasterung, die Umwandlung von 3D-Objekten in Pixel auf dem Display, unerlässlich. Die Projektionsmatrix kann je nach gewünschtem Effekt entweder orthogonal oder perspektivisch sein.

Transformieren der Modellmatrix mit glm::lookAt

Während der glm::lookAt-Funktion dient in erster Linie dazu, eine Ansichtsmatrix zu erstellen. Sie kann jedoch auch geändert werden, um die Modellmatrix zu transformieren. Folgende Anpassungen sind notwendig:

• Negieren Sie die Übersetzungskomponenten: Multiplizieren Sie die dritte Spalte der resultierenden Matrix mit -1.
• Verwenden Sie ein Recht -händiges Koordinatensystem: Wenn Sie glm::lookAt zum Transformieren der Modellmatrix verwenden, gehen Sie von einem rechtshändigen Koordinatensystem aus. Das bedeutet, dass die positive Z-Achse zum Auge zeigt und die positive Y-Achse nach oben zeigt.
• Passen Sie den Vertex-Shader an: Der Vertex-Shader sollte die transformierte Modellmatrix auf den Scheitelpunkt anwenden Position, bevor Sie es auf den Bildschirm projizieren.

Durch diese Anpassungen können Sie glm::lookAt effektiv verwenden, um die Modellmatrix zu transformieren und Objekte in Ihrer Szene zu positionieren und auszurichten.