OpenGL ES之glFrustumf设置投影视角详解

-(void)setClipping
{
float aspectRatio;
const float zNear = 0.1; //1  指定了近裁面的距离
const float zFar = 1000; //2  指定了远裁面的距离
const float fieldOfView = 60.0; //3   设定视角为60度。
GLfloat size;
CGRect frame = [[UIScreen mainScreen] bounds]; //4     获取屏幕的尺寸大小

aspectRatio=(float)frame.size.width/(float)frame.size.height; //5    根据屏幕的尺寸计算最终屏幕的纵横比例

//Set the OpenGL projection matrix.
glMatrixMode(GL_PROJECTION); //6      将当前矩阵从模型视图矩阵设置成投影矩阵
glLoadIdentity();
size = zNear * tanf(GLKMathDegreesToRadians (fieldOfView) / 2.0); //7           计算锥形视角的左右上下的限制值     
glFrustumf(-size, size, -size /aspectRatio, size /aspectRatio, zNear, zFar); //8     计算的左右上下以及近剪裁面和远剪裁面的值传进glFrustumf函数
glViewport(0, 0, frame.size.width, frame.size.height); //9    设置视口，一般为屏幕的大小
//Make the OpenGL ModelView matrix the default.
glMatrixMode(GL_MODELVIEW); //10      将当前的矩阵从投影矩阵设置为模型视图矩阵
}

glFrustumf中文API文档参考OpenGL ES之glFrustum函数

        第1、2行指定了近裁面和远裁面的距离。这两个值的意思是，任何远于1000或近于0.1的对象都将被过滤掉。你可能会问一千什么？就是一千！单位看你自己设想。你可以把它想象成光年，或者英尺，都无所谓。不信的话你自己随便设置一下试试。

        第3行设定视角为60度。

        第4行获取屏幕的尺寸大小。

        第5行根据屏幕的尺寸计算最终屏幕的纵横比例。它的高度和宽度的值决定了相对高度的视域（FOV），如果将其翻转的话，将变成相对于宽度的视域。如果我们要设置一个60度视域，就像一个宽角度镜头，那么它将基于窗口的高度而非宽度。当渲染到一个非正方形的屏幕上时尤为重要。

        由于glfrustumf影响的是投影矩阵，所以我们需要确认将当前矩阵从模型视图矩阵设置成投影矩阵。第6行就是要做这个滴。

第7行计算锥形视角的左右上下的限制值。你可以把它想象成3D空间中的虚拟窗口。原点在屏幕中央，所以x轴和y轴的值都是从-size到+size。这就是为什么会有GLKMathDegreesToRadians (fieldOfView) / 2.0将窗口分为两部分——视角的角度是从-30度到+30度的。乘以zNear就可以计算出近剪裁面在坐标轴各个方向上的大小。这就是正切函数的作用了，眼睛在z轴上，到原点的距离是zNear，视域被z轴分为上下两部分各为30度，所以就可以明白size就是近剪裁面在x和y轴上的长度。

    第8行将计算的左右上下以及近剪裁面和远剪裁面的值传进glFrustumf函数。这里下边和上边的值都除以了aspectRatio（屏幕宽高比），而左右边没有，这是因为调用glLoadIdentity函数标准化投影矩阵的时候将所有的顶点数据都标准化到了-1~1的范围内，屏幕宽度和高度实际大小不一样，但都被标准化成了1。所以如果左右值和上下值一样的话得到的就是一个宽度比较大而高度比较小的长方形，而不是预期的正方形，所以左右值不变，而上下值要除以宽高比。

        第9行用来设置视口，一般为屏幕的大小。不过你可以根据需要来设置坐标和宽度、高度。

        第10行为将当前的矩阵从投影矩阵设置为模型视图矩阵。

        由于设置投影视角的方法基本上是固定的，只不过需要调整一下近剪裁面和远剪裁面以及视角的大小，所以可以将setClipping函数进一步封装为：

-(void)setClippingWithNear:(const float)zNear far:(const float)zFar angle:(const float) fieldOfView
{

float aspectRatio;
GLfloat size;
CGRect frame = [[UIScreen mainScreen] bounds]; //4

aspectRatio=(float)frame.size.width/(float)frame.size.height; //5
 

//Set the OpenGL projection matrix.

glMatrixMode(GL_PROJECTION); //6
glLoadIdentity();
size = zNear * tanf(GLKMathDegreesToRadians (fieldOfView) / 2.0); //7
glFrustumf(-size, size, -size /aspectRatio, size /aspectRatio, zNear, zFar); //8
glViewport(0, 0, frame.size.width, frame.size.height); //9
//Make the OpenGL ModelView matrix the default.
glMatrixMode(GL_MODELVIEW); //10
}

OpenGL ES之glLight函数

glLight —— 设置光源参数

函数原型：

void glLightf(GLenum light,  GLenum pname,  GLfloat param); 

void glLightx(GLenum light,  GLenum pname,  GLfixed param);

函数参数：

light        指定一个光。光的数量要看具体的实现，但是至少要支持8个。标识符的形式如GL_LIGHTi，其中i大于等于0，小于GL_MAX_LIGHT。

pname   为light指定一个单值光源参数。可取的值有

                    GL_SPOT_EXPONENT,
                    GL_SPOT_CUTOFF,
                    GL_CONSTANT_ATTENUATION,
                    GL_LINEAR_ATTENUATION, 和
                    GL_QUADRATIC_ATTENUATION

param    指定光源light的pname参数的值

函数原型： 

函数参数： 

             light        指定一个光。光的数量要看具体的实现，但是至少要支持8个。标识符的形式如GL_LIGHTi，其中i大于等于0，小于GL_MAX_LIGHT。

             pname   为light指定一个光源参数。可取的值有

                    GL_AMBIENT,
                    GL_DIFFUSE,
                    GL_SPECULAR,
                    GL_POSITION,
                    GL_SPOT_CUTOFF,
                    GL_SPOT_DIRECTION,
                    GL_SPOT_EXPONENT,
                    GL_CONSTANT_ATTENUATION,
                    GL_LINEAR_ATTENUATION, and
                    GL_QUADRATIC_ATTENUATION

            param    指定光源light的pname参数的值或指向一组值的数组指针

描述：

glLight用来设置独立光源参数的值。light用来命名光，并且是形式如GL_LIGHTi的标识符，其中i大于等于0，小于GL_MAX_LIGHT。pname用来指定十种光源的某一种，光源也是使用标示符来表示的。params要么是一个单值要么是一个指向包含新值的数组指针。

调用带GL_LIGHTING参数的glEnable和glDisable函数来开启和关闭光照计算。初始时，光照是关闭的。光源i调用带GL_LIGHTi参数的glEnable和glDisable函数来开启和关闭。

十个光源参数如下：

GL_AMBIENT   

params包含四个定点或浮点数值来指定环境RGBA光强度。初始环境光强度为（0，0，0，1）。

GL_DIFFUSE    

params包含四个定点或浮点数值来指定漫反射RGBA光强度。GL_LIGHT0的初始值为（1，1，1，1），对于其它的光，初始值都是（0，0，0，0）。

GL_SPECULAR 

params包含四个定点或浮点数值来指定镜面反射RGBA光强度。GL_LIGHT0的初始值为（1，1，1，1），对于其它的光，初始值都是（0，0，0，0）。

GL_POSITION    

params包含四个定点或浮点数值来指定在奇次对象坐标系统中的光的位置。当glLight被调用时，由模型视图矩阵对点进行转换，并且存储在眼睛坐标系统（eye coordinates）中。如果位置的w组件的值为0，那么该光将被认为是定向光源。漫反射和镜面光照要使用到光的方向，但考虑到衰减被关闭，因此并不是它的真正的位置。否则，漫反射和镜面光照计算将基于眼睛坐标系统中的光的真实位置，此时要开启衰减。初始位置为（0，0，1，0），所以初始时光源是定向的，并且平行于z轴，在-z轴方向。

GL_SPOT_EXPONENT    

params是一个指定光照强度的单定点或浮点数值。取值范围是[0, 128]。有效的光照强度是通过光照方向和光到被光照的顶点方向的夹角的cos值进行衰减得到的，直到点光指数的值。因此点光指数越大，聚光效果就越好，此处不考虑点光的切角问题。初始点光指数为0，得到的是一个均匀的光照分布。

GL_SPOT_DIRECTION    

params包含三个定点或浮点数值来指定在奇次对象坐标系统中的光照方向。当glLight被调用时，点光的方向由上3*3模型视图矩阵来转换，并存储在眼睛坐标系统中。它只在GL_SPOT_CUTOFF不是180时才是有效的，这是初始设定的。初始方向是（0，0，-1）。

GL_SPOT_CUTOFF    

params是一个单定点或浮点数值来指定一个光源的最大扩展角度。取值范围是[0, 90]和特定值180.如果光线方向和光到被照射顶点的方向之间的夹角比点光的切角大，那么，光照将被完全掩盖。否则，它的强度由点光指数和衰减因子控制。初始点光切角是180，得到的是一个均匀光照分布。

GL_CONSTANT_ATTENUATION,GL_LINEAR_ATTENUATION,GL_QUADRATIC_ATTENUATION   

params是一个单定点或浮点数值来指定三个光照衰减因子之一。取值范围是非负数。如果光是可定位的而不是定向的，它的强度由常数因子总和的倒数来衰减，线性因子与光和被照射顶点之间的距离有关，平方因子与该距离的平方有关。初始衰减因子为（1，0，0），即没有衰减。

注意：

GL_LIGHTi = GL_LIGHT0 + i 。

错误：

GL_INVALID_ENUM        如果传入light或pname参数的值是不可接受的。

OpenGL ES之glNormalPointer函数

glNormalPointer —— 定义一个法线数组 

函数原型：

void glNormalPointer(GLenum type,  GLsizei stride,  const GLvoid * pointer);

函数参数：

type         指明数组中每个坐标的数据类型，可选的标识符有
                    GL_BYTE,
                    GL_SHORT,和

                    GL_FIXED 。默认值是GL_FLOAT。

stride      指定连续法线间的字节偏移。如果取值为0，说明数组中法线是连续不间断保存的。初始值为0。

pointer    一个指向数组中第一个法线的第一个坐标的指针。 

描述：

glNormalPointer指明渲染时使用到的法线数组的数据位置。type指明法线坐标的数据类型。stride指明两个相邻的法线数据间的字节偏移，这将允许顶点数据和顶点属性数据保存在同一个数组中或不同的数组中。在某些实现中，单个数组保存的效率会更高。

注意：

glNormalPointer 通常在客户端实现。

错误：

GL_INVALID_ENUM        如果传入type参数的值是不可接受的。

GL_INVALID_VALUE      如果stride的值为负数。

OpenGL ES之glNormal函数

glNormal —— 设置当前法线数组

函数原型：

void glNormal3f(GLfloat nx,  GLfloat ny,  GLfloat nz); 

void glNormal3x(GLfixed nx,  GLfixed ny,  GLfixed nz); 

函数参数：

nx, ny, nz    指定新的当前法线的x, y, z坐标。初始值为（0，0，1）。

描述：

glNormal指定的法线不需要为单位长度。如果开启了GL_NORMALIZE，由glNormal指定的任何长度的法线都将在转换后被标准化。如果开启了        GL_RESCALE_NORMAL，法线将会通过派生自模型视图矩阵的缩放因子进行缩放。GL_RESCALE_NORMAL需要原来指定的法线为单位长度。调用带GL_NORMALIZE或GL_RESCALE_NORMAL参数的glEnable和glDisable函数来开启和关闭标准化，默认标准化是被关闭的。

OpenGL ES之glLightModel函数

glLightModel —— 设置光照模型参数

函数原型：

void glLightModelf(GLenum pname,  GLfloat param);

void glLightModelx(GLenum pname,  GLfixed param);

函数参数：

pname  指定一个单值光照模型参数。必须是GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE。

param   指定要设置的参数值

函数原型：

函数参数：

            pname  指定一个单值光照模型参数。必须是GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE或者GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT。

            params   指定要设置的参数指针。

描述：

GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT

params包含四个定点或浮点值来指定整个场景的环境光强度。初始值是（0.2，0.2，0.2，1.0）。

GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE

params是一个单定点或浮点数来指定多边形要不要进行一边或两边的光照计算。它对点和线的光照计算没有任何作用。如果params的值是0，一边的光照被指定，前面和后面的多边形将被赋予相同的计算颜色。如果params的值不是0，那么两边的光照都被指定。在这种情况下，在光照方程式使用到背面多边形的顶点之前，背面多边形的顶点法线将被反转。前面多边形顶点将一直被光照，并且法线也不会改变。初始值是0。注意，可以被前面和后面多边形共享的材质属性只有一种。顶点的光照颜色是材料发射强度，材料环境反射系数和光照模型全景环境光强度的乘积，每个开启的光源的分布的颜色总和。每个光源都包含三个重要特性的总和：环境光，漫反射，和镜面反射。环境光源分布是材料环境光反射系数和光的环境强度的乘积。

OpenGL ES之glFrontFace函数

glFrontFace —— 定义前面和背面多边形

函数原型：

void glFrontFace(GLenum mode);

函数参数：

mode  指明前面多边形的方向。可选的值有GL_CW和GL_CCW。默认值是GL_CCW。

描述：

在一个全部由不透明封闭表面组成的场景中，背面多边形是永远看不见的。剔除这些不可见的多边形对于加速图形的渲染有很大的益处。开启和关闭剔除功能可以调用带GL_CULL_FACE参数的glEnable和glDisable函数。默认剔除功能是关闭的。如果一个虚构的对象的顶点是按照多边形内部顺时针的方向进行绘制的，那么可以称这个多边形基于窗口坐标的投影是顺时针的。反之，则为逆时针。

glFrontFace就是用来指定多边形在窗口坐标中的方向是逆时针还是顺时针的。GL_CCW说明逆时针多边形为正面，而GL_CW说明顺时针多边形为正面。默认是逆时针多边形为正面

错误：

GL_INVALID_ENUM        如果传入mode参数的值是不可接受的。