轉換過程

在opengl中，一個坐標的完整轉換過程，從結構層、渲染管線、坐標空間三個層級的劃分如下：
結構層：頂點——>圖元——> 片元——>緩沖（FBO）
圖像渲染管線：頂點著色器 ——>圖元裝配——>裁剪 ——>幾何著色器 ——>柵格化 ——>片段著色器——> 測試與混合
坐標空間：Model/Local —(ModelTransform)—> World —(ViewTransform)—> eye/view/camera —（視椎體裁剪,椎體范圍轉為正方體范圍）—>Clip ———(PerspectiveDivide)—>NDC(clip/w)——(ViewportTransform)——>Screen——（ScanConversion）——>Window**

頂點的三個狀態
頂點（vertex）, 一些點
圖元（primitives）, 頂點組合成圖元。根據渲染模式（點、線、面）對三角面進行細分，復雜結構增加物體的三角面數以拆解成基本圖元。
片元 (Fragment)，表示基本圖元映射到二維平面上的映射區域，通常一個Fragment對應屏幕一個像素。
柵格化是把點線三角形映射到屏幕上的像素點的過程。

圖像渲染管線各過程詳解

• 頂點著色器：MVP變換，光照計算。與頂點相關的全部屬性完全確定。輸出camera space下的頂點。
• 圖元裝配：頂點數據被結合成完整圖元。輸出圖元。
• 幾何著色器：輸入圖元，對三角面進行細分，產生一些新頂點，構造一些新圖元。
• 裁剪：（只有圖元才能裁剪，頂點沒有幾何意義。不裁剪，視線范圍無限遠）用相機視椎體裁剪世界坐標 ，視椎體視線范圍轉為正方體視線范圍。輸出Clip space 圖元。
• 透視除法：四維齊次坐標通過透視除法轉換為三維NDC。NDC的意義在于頂點最后要輸出到屏幕空間。
• 視口變換， 三維坐標轉為二維像素坐標。輸出Screen space 圖元。
• 剔除：背面剔除
• 光柵化：將圖元的幾何定義轉為圖像空間的離散點，生成片元集合。輸出Screen space。
• 片元著色器：
• 測試與混合
  • 深度剔除
  • 遮擋剔除
  • 透明物體融合
    

坐標系轉換過程

w分量
左右手坐標系轉換？
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Eye坐標系如何轉成NDC坐標系？

非齊次坐標（x,y,z,1）轉為齊次坐標（xe,ye,ze,w）;

Eye Space的點e 映射到 視椎體Near平面 的點p，再映射到 NDC空間 點ndc，到此，視線范圍確定為xh,yh,zh ∈[-w,w]

透視除法后，得到真正的NDC坐標系。 ndc.xyz = clip.xyz / clip.w;

第二步詳細過程：
1.Eye Space的點e在兩個二維平面 （ZX平面 ZY平面）上映射到視椎體Near平面 的點p，得到點e和點p的映射關系。
2.視椎體Near平面映射到NDC空間的[-1,1], 求出 點ndc和點p的關系
最后得到點e和點ndc的關系，
三維NDC坐標系轉為二維像素坐標系
最終，模型要顯示在二維平面上，其范圍與視口相關。NDC空間很接近窗口，NDC的xy坐標與窗口坐標之間的線性關系被稱為視口變換。NDC的z值理解為深度值。

參考文檔
gl_FragColor的含義
從頂點到片元
OpenGL投影矩陣(Projection Matrix)構造方法 - lxycg - 博客園

游戲開發技術雜談3：OpenGL投影矩陣

總結

以上是生活随笔為你收集整理的OpenGL坐标系转换的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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