Shader山下(十六)坐标空间与转换矩阵
模型空间(model space)也称为对象空间(object space)或局部空间(local space)是指以模型原点为原点的坐标系。
世界空间(world space)也称全局空间(global space)是以世界原点为原点的坐标系,世界坐标也就是Unity3D里的绝对坐标。
观察空间(view space)也称摄像机空间(camera space)是以摄像机为原点的坐标系。(这是各坐标空间中唯一一个右手坐标系)
裁剪空间(clip space)也称齐次裁剪空间(homogeneous clip space),这个空间对观察空间里的渲染图元进行裁剪,会保留完全在空间内部的图元,剔除完全在空间外部的图元,以及裁剪部分在空间内部的图元,而这块空间的范围是由摄像机的视锥体决定的。而使用投影矩阵将顶点转换到裁剪空间中去,来判断图元是否在裁剪空间内。
屏幕空间(screen space)表示的是一个二维空间,是从裁剪空间投影过来的。
从模型空间到世界空间称为模型变换,从世界空间到观察空间称为观察变换,从观察空间到裁剪空间称为投影变换,从裁剪空间到屏幕空间称为投影映射。
相关数学知识土圭垚㙓数学课(四)空间变换。
Unity内置变换矩阵:
UNITY_MATRIX_MVP | 模型(M)观察(V)投影(P)矩阵,从模型空间到裁剪空间 |
UNITY_MATRIX_MV | 模型(M)观察(V)矩阵,从模型空间到观察空间 |
UNITY_MATRIX_V | 观察(V)矩阵,从世界空间到观察空间 |
UNITY_MATRIX_P | 投影(P)矩阵,从观察空间到裁剪空间 |
UNITY_MATRIX_VP | 观察(V)投影(P)矩阵,从世界空间到裁剪空间 |
UNITY_MATRIX_T_MV | UNITY_MATRIX_MV的转置矩阵 |
UNITY_MATRIX_IT_MV | UNITY_MATRIX_MV的逆转置矩阵,用于将法线从模型空间转换到观察空间 |
_Object2World | 模型矩阵,从模型空间到世界空间 |
_World2Object | _Object2World的逆矩阵,从世界空间到模型空间 |
Untiy摄像机和屏幕参数:
_WorldSpaceCameraPos(float3) | 摄像机的世界坐标 |
_ProjectionParams(float4) |
投影参数 x=±1.0(-1.0表示使用翻转投影矩阵进行渲染) y=Near近裁剪平面与摄像机的距离 z=Far远裁剪平面与摄像机的距离 w=1.0+1.0/Far |
_ScreenParams(float4) |
屏幕参数 x=width渲染目标的像素宽度 y=height渲染目标的像素高度 z=1.0+1.0/width w=1.0+1.0/height |
_ZBufferParams(float4) |
线性化Z(深度)缓冲参数 x=1-Far/Near y=Far/Near z=x/Far w=y/Far |
unity_OrthoParams(float4) |
正交投影摄像机参数 x=width y=height z未使用 w=1.0(正交投影摄像机)或0.0(透视摄像机) |
unity_CameraProjection(float4x4) | 摄像机投影矩阵 |
unity_CameraInvProjection(float4x4) | unity_CameraProjection的逆矩阵 |
unity_CameraWorldClipPlanes(float4[6]) |
摄像机6个裁剪平面在世界空间下的方程式。 顺序:左、右、下、上、近、远 |
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