Unity ShaderLab 坐标空间转换及方法
shader基础
shader空间坐标介绍
未完成的空间转换表
数据类型
| 名称 | shader中的变量名 | 数据类型 | 说明 |
|---|---|---|---|
| vertex | POSITION | float4 | 顶点在空间中的位置 |
| normal | NORMAL | float4 | 垂直于顶点的直线 |
| tengent | TANGENT | float4 | 与顶点的法线垂直 |
| Direction | float3 | 顶点在空间中的朝向 | |
| Destance | float3 | 两点之间的距离 | |
| texcoord | TEXCOORD0 | float4 | 处理贴图的UV坐标 |
模型空间
| 输出空间 | 模型空间 | 世界空间 | 观察空间 | 裁剪空间 |
|---|---|---|---|---|
| 坐标 | mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex) = mul(UNITY_MATRIX_M, 方向或坐标) | float4 UnityObjectToViewPos(float4) = mul(UNITY_MATRIX_MV,顶点或方向) | mul(UNITY_MATRIX_MVP, 顶点或方向) | |
| 方向 | float3 UnityObjectToWorldDir(float3) ：把方向矢量从模型空间变换到世界空间中 | |||
| 法线 | float3 UnityObjectToWorldNormal(float3) 把法线方向从模型空间转换到世界空间中 | mul(UNITY_MATRIX_IT_MV, 顶点或方向) | ||
| 灯光 | float3 ObjSpaceLightDir(float3)-float4 ObjectSpaceLightDir(float4)：输入模型空间的顶点坐标，返回模型空间中从该点到光源的光照方向。需前向渲染中、且还没归一化 | |||
| 相机 | float3 ObjSpaceViewDir(float4 v) 输入一个模型空间中的顶点位置，返回模型空间中从该点到摄像机的观察方向。 | float3 WorldSpaceViewDir(float4 v) 输入一个模型空间中的顶点位置，返回世界空间中从该点到摄像机的观察方向。 |
世界空间
| 输出空间 | 模型空间 | 世界空间 | 观察空间 | 裁剪空间 | 齐次空间 |
|---|---|---|---|---|---|
| 坐标 | mul(unity_WorldToObject, 坐标或方向) =mul(UNITY_MATRIX_I_M, 坐标或方向) | mul(UNITY_MATRIX_V, 坐标或方向) | float4 UnityWorldToClipPos(float4) | ||
| 方向 | float3 Unity WorldToObjectDir(float3 dir)-float3 UnityWorldToObjectDir(float3)把方向矢量从世界空间变换到模型空间中 | ||||
| 法线 | |||||
| 灯光 | float3 UnityWorldSpaceLightDir(float4 v) -float3 WorldSpaceLightDir(float4 v) 仅可用于前向渲染中。输入一个世界空间中的顶点位置，返回世界空间中从该点到光源的光照方向。没有被归一化 | ||||
| 相机 | float3 UnityWorldSpaceViewDir(float4 v) 输入一个世界空间中的顶点位置，返回世界空间中从该点到摄像机的观察方向 |
观察空间
| 输出空间 | 模型空间 | 世界空间 | 观察空间 | 裁剪空间 | 齐次空间 |
|---|---|---|---|---|---|
| 坐标 | mul(UNITY_MATRIX_T_MV,顶点或方向) | mul(UNITY_MATRIX_I_V, 顶点或方向) | float4 UnityViewToClipPos(float4 ) = mul(UNITY_MATRIX_P, 顶点或方向) | ||
| 方向 | |||||
| 法线 | |||||
| 灯光 | |||||
| 相机 |
两种写法
unity5.6以下版本写法记作“old”：mul(v.vertex,UNITY_MATRIX_MVP)
unity5.6以上版本写法记作“new”：UnityObjectToClipPos(v.vertex)
//将顶点从模型空间转换为裁剪空间float3 vec;//模型空间转为裁剪空间vec = UnityObjectToClipPos(v.vertex);// vec = UnityObjectToClipPos(float4(v.vertex), 1.0));//模型空间转换为观察空间vec = UnityObjectToViewPos(v.vertex);// vec = mul(UNITY_MATRIX_MV, float4(v.vertex), 1.0)).xyz;//从世界空间转到观察空间vec = UnityWorldToViewPos(v.vertex);//模型空间转换到世界空间vec = UnityObjectToWorldDir(v.vertex);//观察空间转为裁剪空间vec = UnityViewToClipPos(v.vertex);//世界空间转到裁剪空间vec = UnityWorldToClipPos(v.vertex);//法线//法线从模型空间转换到世界空间vec = UnityObjectToWorldNormal(v.vertex);//世界空间转到模型空间vec = UnityWorldToObjectDir(v.vertex);//摄像机相关//输入一个object空间顶点位置，返回世界空间中从该点到摄像机的观察方向。vec = WorldSpaceViewDir(v.vertex); //输入一个object空间顶点位置，返回object空间中从该点到摄像机的观察方向。vec = ObjSpaceViewDir (v.vertex);//灯光//仅用于前向渲染，输入一个object空间顶点的位置，返回世界空间中从该点到光源的光照方向vec = WorldSpaceLightDir (v.vertex);//仅用于前向渲染，输入一个object空间顶点的位置，返回object空间中从该点到光源的光照方向vec = ObjSpaceLightDir (v.vertex);自定义工具函数 随机函数
//获取随机噪点值，这里使用的因子是原x+时间长度
float noise = random(o.pos.x + _Time.y * 0.4);
//噪点/随机数发生器
float random (float n) {return frac(sin(dot(n, float2(12.9898,78.233)))*43758.5453123);
}法线、切线、副切线\副法线
物体与摄像机的方向、距离
距离
// 将坐标转换到裁剪空间
float3 posView = mul(UNITY_MATRIX_MV,v.vertex).xyz;
// 物体与镜头距离
float distance = length(posView);
方向
//将顶点从模型空间转换到世界空间
float4 worldPos = mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex);
//获取世界空间中，顶点到相机的方向
o.viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(worldPos));
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