Я хочу определить координаты 2D-экрана (x, y) точек в трехмерном пространстве (x, y, z).
Точки, которые я хочу спроецировать, являются точками реального мира, представленными координатами GPS и высотой над уровнем моря.
Например: Точка (широта: 49,291882, длина: -123.131676, высота: 14 м)
Положение и высота камеры также могут быть определены как точки x, y, z. У меня также есть направление камеры (градусы компаса), степень ее наклона (выше/ниже горизонта) и крен (вокруг оси z).
У меня нет опыта в 3D-программировании, поэтому я ознакомился с предметом перспективного проектирования и узнал, что он требует знания матриц, преобразований и т.д. - все это в настоящее время полностью смущает меня.
Мне сказали, что OpenGL может быть полезен для построения 3D-модели точек реального мира, настройки ориентации камеры и получения 2D-координат 3D-точек.
Тем не менее, я не уверен, что использование OpenGL является лучшим решением этой проблемы, и даже если это так, я понятия не имею, как создавать модели, настраивать камеры и т.д.
Может ли кто-нибудь предложить лучший способ решить мою проблему? Если OpenGL - реальное решение, я должен был бы использовать OpenGL ES, если это имеет какое-то значение. Да, и какое бы решение я ни выбрал, оно должно быть выполнено быстро.
Вот очень общий ответ. Скажем, камера в (Xc, Yc, Zc) и точка, которую вы хотите спроектировать, это P = (X, Y, Z). Расстояние от камеры до 2D-плоскости, на которую вы проецируетесь, равно F (поэтому уравнение плоскости Z-Zc = F). Двумерные координаты P, проецируемые на плоскость, являются (X ', Y').
Тогда очень просто:
X '= ((X - Xc) * (F/Z)) + Xc
Y '= ((Y - Yc) * (F/Z)) + Yc
Если ваша камера является источником, это упрощает:
X '= X * (F/Z)
Y '= Y * (F/Z)
Вам действительно нужна перспективная проекция и операции с матрицами значительно упростить это. Я предполагаю, что вы уже знаете, что ваши сферические координаты должны быть преобразованы в Декартовых координат для этих вычислений.
Использование OpenGL, скорее всего, сэкономит вам много работы по переводу вашего собственного программный растеризатор. Итак, я бы посоветовал попробовать его в первую очередь. Вы можете прототипировать вашу систему на ПК, поскольку OpenGL ES не слишком отличается, если вы сохраняете ее просто.
Если вам просто нужно вычислить координаты некоторых точек, вам понадобятся только навыки алгебры, а не 3D-программирование с помощью openGL.
Более того, openGL не имеет дело с географическими координатами
Сначала вы получите некоторый документ WGS84 и геодезические координаты, вы должны сначала преобразовать свои данные GPS в декартовую рамку (например ориентированная на землю декартова рамка, в которой определяется эллипсоид WGS84).
Тогда могут выполняться вычисления с матрицей. Цепочка преобразований примерно равна:
Для первого преобразования см. this Последнее включает в себя матрицу проекций Остальные - только координаты вращения и перевода. "Некоторый локальный кадр" является локальным декартовым фреймом с источником в качестве местоположения вашей камеры касательной к эллипсоиду.
Я бы порекомендовал Эрика Ленгеля "Математика для 3D-игр и компьютерная графика". Он охватывает матрицы, преобразования, вид усечения, перспективную проекцию и многое другое.
В Руководстве по программированию OpenGL (красная книга) есть хорошая глава о просмотре преобразований и настройке камеры (в том числе о том, как использовать gluLookAt).
Если вы не заинтересованы в отображении 3D-сцены и ограничены использованием OpenGL ES, то может быть лучше просто написать собственный код, чтобы сделать сопоставление от 3D-2D-оконных коордов. В качестве отправной точки вы можете скачать Mesa 3D, реализацию OpenGL с открытым исходным кодом, чтобы увидеть, как они реализуют gluPerspective (для установки матрицы проекции), gluLookAt (для установки преобразования камеры) и gluProject (для проецирования 3D-точки на двумерные оконные коорды).