Unity3D - Shader - 模型、世界、觀察、裁剪空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
Unity3D Shaders中Loacl、World、Camera space之間的轉(zhuǎn)換（翻譯）
容易混淆的Clip Space vs NDC，透視除法
先看兩張圖片：
可以看到裁剪空間（Clip Space）最后會轉(zhuǎn)換到屏幕空間（Screen Space），最終輸出到屏幕上并顯示正確的圖像，模型空間-->世界空間-->觀察空間，這幾步是比較容易理解的，直接通過矩陣轉(zhuǎn)換就可以得到相應(yīng)的坐標(biāo)，但是裁剪空間-->屏幕空間，其實(shí)還有兩個(gè)中間步驟：轉(zhuǎn)換到NDC(標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備坐標(biāo))與屏幕映射（OpenGL好像叫視口變換）。
先解釋下裁剪空間，觀察空間實(shí)際就是相機(jī)為原點(diǎn)的空間，而相機(jī)可分為透視模式和正交模式，透視模式的可視區(qū)域是一個(gè)梯形的椎體，正交模式是一個(gè)矩形，如下：
無論哪種模式，都是有可視范圍的，超出可視范圍（近裁剪平面、遠(yuǎn)裁剪平面和上下左右邊界）的物體就看不到，看不到的東西就沒有必要渲染，所以要將不可見的物體裁剪掉，留下可見的范圍內(nèi)的物體就可以了，所以裁剪空間實(shí)際上是在觀察空間的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)區(qū)域限制，把坐標(biāo)限制在可見的范圍內(nèi)。
轉(zhuǎn)換到裁剪空間后經(jīng)過GPU的裁剪處理就可以得到最終需要被渲染的物體頂點(diǎn)坐標(biāo)了，接下來GPU會做透視除法將頂點(diǎn)轉(zhuǎn)換到NDC中，透視除法將裁剪空間中頂點(diǎn)的4個(gè)分量都除以w分量，就從裁剪空間轉(zhuǎn)換到了NDC了，NDC是一個(gè)長寬高取值范圍為[-1,1]的立方體，具體的推導(dǎo)就不展開說了，網(wǎng)上有很多大牛的詳細(xì)推導(dǎo)過程。
注：在DirectX里面，NDC的z方向取值范圍是[0,1]，在Unity中可以用UNITY_NEAR_CLIP_VALUE獲取z方向近平面的值，在openGL環(huán)境下是-1.0，DirectX中是0.0。
將頂點(diǎn)坐標(biāo)都轉(zhuǎn)換到NDC后，下一步就是屏幕映射，這個(gè)就取決于最終要渲染到的窗體分辨率，注意是窗體分辨率，不是屏幕分辨率，因?yàn)樵谝苿?dòng)平臺上一般不允許改變渲染窗體的分辨率，通常是全屏顯示，也就是屏幕分辨率，而pc上修改窗體大小改變分辨率就比較普遍，最終通過屏幕映射得到屏幕空間的坐標(biāo)。在Unity中，屏幕空間左下角的像素坐標(biāo)是(0,0)，右上角是(pixelWidth,pixelHeight)。
(Vertex Shader) => Clip Space => (透視除法) => NDC => (視口變換) => Screen Space => (Fragment Shader)
不過這些Unity會自動(dòng)幫助我們完成，我們只需要知道原理就可以了。
