OpenGL需要所有的Vertex Shader值输出在[-1.0, 1.0]范围中，也就是标准化设备坐标(Normalized Device Coordinate)，超出范围将不可见。
通常会自己设定一个坐标的范围，之后再在Vertex Shader将这些坐标变换为标准化设备坐标，然后再传递给后续的流水线处理。
将坐标变换为标准化设备坐标，通常有指定的几个步骤:
为了将坐标从一个坐标系变换到另一个坐标系，我们需要用到几个变换矩阵，最重要的几个分别是模型(Model)、观察(View)、投影(Projection)三个矩阵。
分步骤的原因是，可以用矩阵相乘把多个变换放在一起，再有就是每一阶段，在各自的空间里更好计算。
本地空间
本地空间Local Sapce或者叫Object Space, 即Vertex的初始定义值。根据项目规范和使用工具输出结果的不同而不同。
float vertices[] = {
-0.5f, -0.5f, 0.0f, //left
0.5f, -0.5f, 0.0f, //right
0.0f, 0.5f, 0.0f // top
};
物体的起点可能都是(0, 0, 0), 虽然在应用中处于不同的位置
世界空间
起点相同的物体, 放在程序里，可能都会挤在原点，像俄罗斯套娃一样。
需要定义每个物体的位置，世界空间World space, 也就是你定义的物体应该放在(游戏)世界空间的哪个位置。
model矩阵就是这个物体位移，缩放，旋转之后放在指定的世界空间中。
例如一块砖，如果模型大小不合适要缩放，放在不同的位置可能需要旋转。
观察空间
观察空间(View Space)也叫Camera Space或者Eye Space
横看成岭侧成峰，远近高低各不同, OpenGL里有个叫camera的对象, 观察空间就是将3D世界从某个观察视角来看的结果。
移动视角，相当于移动世界物体，view变换矩阵包含着转换信息
裁剪空间
Vertex Shader的结果赋值给内置变量gl_Position
gl_Position=$V_{clip}=M_{projection}⋅M_{view}⋅M_{model}⋅V_{local}$
OpenGL使用gl_Position数值, 超出[-1, 1]的部分被剪裁掉，这也就是裁剪空间(Clip Space)名字的由来
如果只是图元(Primitive)，例如三角形，的一部分超出了裁剪体积(Clipping Volume)，则OpenGL会重新构建这个三角形为一个或多个三角形让其能够适合这个裁剪范围。
正射投影
Projection矩阵指定了一个范围的坐标，比如在每个维度上的-1000到1000。投影矩阵接着会将在这个指定的范围内的坐标变换为标准化设备坐标的范围[-1.0, 1.0]。所有在范围外的坐标不会被映射到在-1.0到1.0的范围之间，所以会被裁剪掉。
平截头体指一个棱锥被平行于它的底面的一个平面所截后，截面与底面之间的几何形体
Projection矩阵定义了一个类似立方体的平截头箱(如上图)，它定义了一个裁剪空间，在这空间之外的Vertex坐标都会被裁剪掉, 即任何出现在近平面之前或远平面之后的坐标都会被裁剪掉, 空间之内的变换为标准化设备坐标
glm::ortho(0.0f, 800.0f, 0.0f, 600.0f, 0.1f, 100.0f);
前四个参数指定了平截头体的左右下上坐标，这四个参数定义了近平面和远平面的大小，然后第五和第六个参数则定义了近平面和远平面的距离。
正射投影矩阵直接将坐标映射到2D平面中，即你的屏幕，但实际上一个直接的投影矩阵会产生不真实的结果，因为这个投影没有将透视(Perspective)考虑进去。所以我们需要透视投影矩阵来解决这个问题。
透视投影
透视也就是近大远小.
透视投影矩阵将给定的平截头体范围映射到裁剪空间，除此之外还修改了每个Vertex坐标的w值，从而使得离观察者越远的Vertex坐标w分量越大。
$ out=\begin{pmatrix} x/w \\ y/w \\ z/w \end{pmatrix} $
Vertex坐标的每个分量都会除以它的w分量，距离观察者越远Vertex坐标就会越小, 这也是w分量非常重要的原因，除了Transform之外，它能够帮助我们进行透视投影
glm::mat4 proj = glm::perspective(glm::radians(45.0f), (float)width/(float)height, 0.1f, 100.0f);
它的第一个参数定义了fov的值，它表示的是视野(Field of View)，并且设置了观察空间的大小。如果想要一个真实的观察效果，它的值通常设置为45.0f，但想要一个末日风格的结果你可以将其设置一个更大的值。
第二个参数设置了宽高比，由视口的宽除以高所得。
第三和第四个参数设置了平截头体的近和远平面。我们通常设置近距离为0.1f，而远距离设为100.0f。所有在近平面和远平面内且处于平截头体内的Vertex坐标都会被渲染。
当你把透视矩阵的 near 值设置太大时（如10.0f），OpenGL会将靠近摄像机的坐标（在0.0f和10.0f之间）都裁剪掉，这会导致一个你在游戏中很熟悉的视觉效果：在太过靠近一个物体的时候你的视线会直接穿过去
投影对比
当使用正射投影时，每一个Vertex坐标都会直接映射到裁剪空间中而不经过任何精细的透视除法（它仍然会进行透视除法，只是w分量没有被改变（它保持为1），因此没有起作用）。
因为正射投影没有使用透视，远处的物体不会显得更小，所以产生奇怪的视觉效果。
由于这个原因，正射投影主要用于二维渲染以及一些建筑或工程的程序，在这些场景中我们更希望Vertex坐标不会被透视所干扰。
例如Blender进行三维建模的软件有时在建模时也会使用正射投影，因为它在各个维度下都更准确地描绘了每个物体。下面你能够看到在Blender里面使用两种投影方式的对比：
屏幕空间
程序部分就到这了，后续OpenGL会将标准化设备坐标变换到由glViewport函数所定义的坐标范围内, 也就是屏幕大小。结果坐标然后会被送至栅格化成fragments
右手坐标系
OpenGL使用右手坐标系，X向右，Y向上，Z向外，用户就出在屏幕空间Z的正向坐标里。
如果是左手坐标系，Z轴方向相反
Transform
指定物体位置(0.0f, 0.0f, -3.0f), 然后沿着x轴旋转-55度。
其实也就是物品在3D世界该怎么摆放, 如果模型大小不合适，还要缩放
创建model矩阵:
glm::vec position = glm::vec3(0.0f, 0.0f, -3.0f);
glm::mat4 model = glm::mat4(1.0f); // indentity matrix
model = glm::translate(model, position);
model = glm::rotate(model, glm::radians(-55.0f), glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f)); //rotate along x axis
创建view矩阵(将世界向后移动-3)，这样才能看见。移动世界相当于移动了视角, 有点特异功能传送的意思
glm::mat4 view = glm::mat4(1.0f);
view = glm::translate(view, glm::vec3(0.0f, 0.0f, -3.0f));
创建projection:
glm::mat4 projection = glm::perspective(glm::radians(45.0f), 800.0f / 600.0f, 0.1f, 100.0f);
GLSL
Vertex Shader
定义3个uniform变量
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec2 aTexCoord;
out vec2 TexCoord;
uniform mat4 model;
uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;
void main()
{
gl_Position = projection * view * model * vec4(aPos, 1.0);
TexCoord = aTexCoord;
}
Fragment Shader
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec3 ourColor;
in vec2 TexCoord;
uniform sampler2D texture1;
uniform sampler2D texture2;
void main()
{
FragColor = mix(texture(texture1, TexCoord), texture(texture2, TexCoord), 0.5);
}
绘制
绘制一个立方体需要6个面，每个面2个三角形, 每个三角形3个点, 一共36个vertices。
应该有建模工具生成，不然一个立方体就累死了, 代码只显示了一个面，其他省略。
float vertices[] = {
// position // textture
-0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f,
0.5f, -0.5f, -0.5f, 1.0f, 0.0f,
0.5f, 0.5f, -0.5f, 1.0f, 1.0f,
0.5f, 0.5f, -0.5f, 1.0f, 1.0f,
-0.5f, 0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f,
-0.5f, -0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f,
... x2
... x3
... x4
... x5
... x6
};
绘制多个立方体
// render loop
...
glBindVertexArray(VAO);
for (int i = 0; i < sizeof(cube_positions) / sizeof(glm::vec3); ++i) {
glm::mat4 model = glm::mat4(1.0f);
model = glm::translate(model, cube_positions[i]);
model = glm::rotate(model, (float)glfwGetTime() * glm::radians(50.0f), glm::vec3(0.5f, 1.0f, 0.0f));
glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(shaderProgram, "model"), 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(model));
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
}
...
Z-Buffer
上面绘制的结果是很奇怪的立方体，因为OpenGL是一个三角形一个三角形地来绘制立方体的，且绘制顺序不保证每次都一致。所以即便之前那里有东西它也会覆盖之前的像素。
因为这个原因，有些三角形会被绘制在其它三角形上面，虽然它们本不应该是被覆盖的。
OpenGL提供了深度信息z-buffer, 用来决定一些绘制该不该覆盖, GLFW会自动创建一个z-buffer，深度存储在Fragment的z值中，当绘制的时候会比对z值，如果z值靠后就丢弃，靠前就覆盖。这个过程叫深度测试(depth testing)。
默认深度测试(depth testing)是关闭的，所以需要手动打开, 并且在每帧渲染之前要清理buffer内容，防止不同帧互相干扰。
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
// render loop
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
