OpenGL学习之路(5.3) 矩阵堆栈的了解和使用方法

什么是矩阵堆栈？

OpenGL的矩阵堆栈指的就是内存中专门用来存放矩阵数据的某块特殊区域。一般说来，矩阵堆栈常用于构造具有继承性的模型，即由一些简单目标构成的复杂模型。矩阵堆栈对复杂模型运动过程中的多个变换操作之间的联系与独立十分有利。

为什么要用矩阵堆栈呢？

• 在绘制过程中，经常发生各种各样的变化和复杂的场景，那么我们就需要一个矩阵堆栈来管理并帮助我们实现操作，这是一个很好的数据设计结构。
  在压栈过程中，矩阵乘以矩阵堆栈顶部矩阵，相乘结果存储到堆栈的顶部，那么是怎么相乘的呢？首先把它头顶（最开始那个）拿出来跟放进去的矩阵相乘，相乘完之后再将结果放到栈顶，那么绘制过程中会有很多变化，我们不可能因为一个变化而影响到全部变化，所以为了适应GLShaderManager变化，我们可以获取顶部矩阵的副本（GetMatrix(M3DMatrix44f mMatrix)）。因为所有矩阵操作函数如glLoadMatrix(),glMultMatrix(),glLoadIdentity()等只处理当前矩阵或堆栈顶部矩阵，这样堆栈中下面的其它矩阵就不受影响。需要说明的是矩阵堆栈默认深度为64
• 压栈是为了存储一个状态，为了不影响其他状态，所以进行压栈
• 出栈是为了恢复一个状态，当结束例如旋转、缩放等状态时，就需要出栈恢复之前的状态，所以需要出栈并且是出栈顶位置的状态

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矩阵堆栈用法

• 类型

       GLMatrixStack::GLMatrixStack(int iStackDepth = 64);

• 载入单元矩阵

        //在堆栈顶部载⼊⼀个单元矩阵
        void GLMatrixStack::LoadIdentity(void);

• 也可以载入任何矩阵

        //在堆栈顶部载入任何矩阵 
        //参数:4*4矩阵
       void GLMatrixStack::LoadMatrix(const M3DMatrix44f m);

• 矩阵相乘

        //矩阵乘以矩阵堆栈顶部矩阵，相乘结果存储到堆栈的顶部
        void GLMatrixStack::MultMatrix(const M3DMatrix44f);

• 获取矩阵堆栈顶部的值

        //获取矩阵堆栈顶部的值 GetMatrix 函数 
        //为了了适应GLShaderMananger的使用，或者获取顶部矩阵的副本
        const M3DMatrix44f & GLMatrixStack::GetMatrix(void);
        void GLMatrixStack::GetMatrix(M3DMatrix44f mMatrix);

• 压栈与出栈
  • 将当前矩阵压入堆栈,该函数表示将所有矩阵依次压入堆栈中，顶部矩阵是第二个矩阵的备份；压入的矩阵数不能太多，否则出错。

  
      void GLMatrixStack::PushMatrix(void);
      
  

  • 将M3DMatrix44f 矩阵对象压⼊当前矩阵堆栈

  
      void PushMatrix(const M3DMatrix44f mMatrix);
  
  

  • 将GLFame 对象压⼊入矩阵对象

  
      void PushMatrix(GLFame &frame);
      
  

  • 出栈(出栈指的是移除顶部的矩阵对象),该函数表示弹出堆栈顶部的矩阵，令原第二个矩阵成为顶部矩阵，接受当前操作，故原顶部矩阵被破坏；当堆栈中仅存一个矩阵时，不能进行弹出操作，否则出错。

  
      void GLMatrixStack::PopMatrix(void);