标签：之美 法线 裁剪 矩阵 unity Shader 相机 Unity 空间
原文链接：https://gameinstitute.qq.com/community/detail/127405mul函数
mul函数，Z = mul(M, V)是表示矩阵M和向量V进行点乘，得到一个向量Z，这个向量Z就是对向量V进行矩阵变换后得到的值。
特别需要注意的是，例如normal是float3类型的，点乘的矩阵也要转换成float3x3。
float3 normal=mul((float3x3)UNITY_MATRIX_IT_MV,v.normal);
矩阵
内置的矩阵（float4x4）：
1、这里要特别说明一下UnityObjectToClipPos（v.vertex)） 方法，官方网站上说明，编写着色器脚本时，请始终使用UnityObjectToClipPos(v.vertex)而不是mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex)，因为所有内建的矩阵名字在Instanced Shader中都是被重定义过的，如果直接使用UNITY_MATRIX_MVP，会引入一个额外的矩阵乘法运算，所以推荐使用UnityObjectToClipPos / UnityObjectToViewPos函数，它们会把这一次额外的矩阵乘法优化为向量-矩阵乘法。
2、UNITY_MATRIX_IT_MV的使用场景，专门针对法线进行变换。但是为什么法线的变换和顶点不一样呢？
之所以法线不能直接使用UNITY_MATRIX_MV进行变换，是因为法线是向量，具有方向，在进行空间变换的时候，如果发生非等比缩放，方向会发生偏移。为什么呢？举个栗子，我们可以简单的把法线和切线当成三角形的两条边，显然，三角形在空间变换的时候，不管是平移，还是旋转，或者是等比缩放，都不会变形，但是如果非等比缩放，就会发生拉伸。所以法线和切线的夹角也就会发生变化。（而切线在变换前后，方向总是正确的，所以法线方向就不正确了）。下图，T、T'是切线，N、N'是法线
经过非等比缩放后
3、UnityObjectToWorldDir() 与 UnityObjectToWorldNormal()的区别
第一个原图，红色箭头表示法线。第二张图，表示非等比缩放，使用UnityObjectToWorldDir()，把法线从模型空间转换到世界空间，法线也会被压扁并且不再垂直于曲面。第三张图，表示非等比缩放，使用UnityObjectToWorldNormal()，把法线从模型空间转换到世界空间，法线是正确的垂直于曲面的。
当等比缩放时，使用UnityObjectToWorldDir()和UnityObjectToWorldNormal()得到的结果是一样的。
渲染流水线中顶点的空间变换过程
模型空间——>世界空间——>视角（相机）空间——>裁剪空间——>屏幕空间
1. 模型空间：每个模型都有自己独立的坐标空间，当它移动或旋转时，模型空间也会跟着它移动或旋转。
模型空间——>世界空间的变换矩阵：unity_Object2World
2. 世界空间：如果一个Transform没有任何父节点，那么这个位置就是在世界空间中的位置。
世界空间——>视角（相机）空间的变换矩阵：UNITY_MATRIX_V
3. 视角（相机）空间：摄像机决定了我们渲染游戏所使用的视角。
视角（相机）空间——>裁剪空间的变换矩阵：UNITY_MATRIX_P
4. 裁剪空间：目的是能够方便的对渲染图元进行裁剪，完全位于视锥体空间内部的图元被保留，完全位于这块空间外部的图元被剔除，而这块空间边界相交的图元就会被裁剪。视锥体有两种类型：正交投影和透视投影。在使用视锥体进行裁剪时，那么不同的视锥体就需要不同的处理过程。因此，提出了一种通用、方便的方式来裁剪，就是通过一个投影矩阵把顶点转换到一个裁剪空间中。
在Unity中，从裁剪空间到屏幕空间的转换是由Unity底层帮我们完成的。
5. 屏幕空间：屏幕空间是一个二维空间，因此我们需要把顶点从裁剪空间投影到屏幕空间中，来生成对应的2D坐标。首先，用裁剪空间的x、y、z分量除以w分量，把坐标从裁剪空间转换到归一化的设备坐标（NDC，一个立方体）中。然后，再映射到屏幕空间中，确定顶点在屏幕空间的像素位置。
在顶点着色器中，通过UNITY_MATRIX_MVP 这个矩阵，可以把物体的顶点从模型空间转换到裁剪空间。
相机
| 名称 | 类型 | 数值 |
| _WorldSpaceCameraPos | float3 | 世界空间相机的位置 |
| _ProjectionParams | float4 | x = 1.0(或如果当前使用翻转投影矩阵渲染则为-1.0),y是相机的近平面,z是相机的远平面，w是1 / FarPlane |
| _ScreenParams | float4 | x是相机的渲染目标在像素里的宽度,y是相机的渲染目标在像素里的高度,z是1.0 + 1.0 /宽度和w是1.0 + 1.0 /高度 |
| _ZBufferParams | float4 | 用于线性化Z缓冲区的值。x(1-far /near),y(far/near)、z(x /far)和w(y /far) |
| unity_OrthoParams | float4 | x是正交的相机的宽度,y是正交的相机的高度,z是未使用的，为正交的相机时w为1.0,透视相机时w为0.0 |
| unity_CameraProjection | float4x4 | 摄像机的投影矩阵 |
| unity_CameraInvProjection | float4x4 | 摄像机的投影矩阵的逆矩阵 |
| unity_CameraWorldClipPlanes[6] | float4 | 相机锥平面世界空间方程，按顺序为：左、右、底部、顶部、近、远 |
光照
| 名称 | 类型 | 数值 |
| _LightColor0(Lighting.cginc中声明) | fixed4 | 光照颜色 |
| _worldspacelightpos0 | float4 | 方向光:(世界空间方向,0)。其他光:(世界空间位置,1) |
| _LightMatrix0(AutoLight.cginc声明) | float4x4 | world-to-light矩阵。用于样品cookie 和衰减纹理 |
| unity_4LightPosX0、unity_4LightPosY0 unity_4lightposz0 | float4 | (仅ForwardBase通道)前四个不重要的点光源的世界空间坐标 |
| unity_4lightatten0 | float4 | (仅ForwardBase通道)前四个不重要的点光源的衰减系数 |
| unity_lightcolor | half4[4] | (仅ForwardBase通过)前四个不重要的点光源的颜色数组 |
在Shader的光照通道里的延迟着色和延迟光照（在unitydeferredlibrary.cginc）：
| 名称 | 类型 | 数值 |
| _LightColor | float4 | 光照颜色 |
| _LightMatrix0 | float4x4 | world-to-light矩阵。用于样品cookie 和衰减纹理 |
多光源下，最多8个光源在顶点通道，排序为从最亮的开始
| 名称 | 类型 | 数值 |
| unity_LightColor | half4[8] | 光照颜色数组 |
| unity_LightPosition | float4[8] | 视图空间光源的位置。方向光源的坐标是（-方向，0）；（位置，1）用于点/点指示灯，点光源，聚光灯的坐标是（位置，1） |
| unity_LightAtten | half4[8] | 光源衰减的系数。X是cos(spotAngle/2)或非聚光灯为-1；Y为1／COS（spotangle / 4）或非聚光灯为-1；Z是衰减的二次方；W是正方形光源的范围 |
| unity_SpotDirection | float4[8] | 视图空间聚光灯的位置；（0,0,1,0）则非聚光灯。 |
标签：之美,法线,裁剪,矩阵,unity,Shader,相机,Unity,空间 来源： https://blog.csdn.net/weixin_44350205/article/details/99856871
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