Unity空间变换矩阵

ChuanXin · 发表于 2021-11-24 21:25

之前做一些效果的时候，被空间转换耽误了一些时间，在几个空间来回转换，确实比较容易晕。于是花了点时间，把各种转换都整理到一起了，下次再做类似需要各种转换空间的，就可以直接查表了，希望这样可以节约一点时间。大部分转换也都可以在Unity的UnityShaderVariables.cginc里查到对应关系，这里主要是分组列在一起方便查看。

从模型空间转换到裁剪空间

1. UNITY_MATRIX_MVP //当前的模型*观察*投影矩阵，
                     //用于将顶点方向矢量从模型空间转换到裁剪空间
2. UnityObjectToClipPos 推荐用这个，优化
o.pos = UnityObjectToClipPos(float4(Pos));
3. unity_MatrixMVP
float4x4 unity_MatrixMVP = mul(unity_MatrixVP, unity_ObjectToWorld);

从裁剪（屏幕）空间变换到相机空间

unity_CameraInvProjection（注意：这个是把世界空间当作了右手空间来使用）
从相机（View）空间变换到世界空间

1. unity_MatrixInvV
2. UNITY_MATRIX_I_V
float4 vertexworld = mul(UNITY_MATRIX_I_V, viewVertex);
3. unity_CameraToWorld（注意：这个是把世界空间当作了右手空间来使用）
viewVertex.z*=-1;
float3 worldPos = mul(unity_CameraToWorld, float4(viewVertex, 1)).xyz;
参考：https://blog.csdn.net/qq_35817700/article/details/94863234）
从模型空间转换到观察空间

1. UNITY_MATRIX_MV //当前的模型*观察矩阵，用于将顶点/方向矢量从模型空间转换到观察空间
2. unity_MatrixMV
unity_MatrixMV = mul(unity_MatrixV, unity_ObjectToWorld);
3. UNITY_MATRIX_T_MV //UNITY_MATRIX_MV的转置矩阵
4. unity_MatrixTMV
float4x4 unity_MatrixTMV = transpose(unity_MatrixMV);
从模型空间转换到观察空间（法线）

1. 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，
                     //也可以用于得到UNITY_MATRIX_MV的逆矩阵
normal = mul((float3x3)UNITY_MATRIX_IT_MV,vNomral)
2. unity_MatrixITMV
float4x4 unity_MatrixITMV = transpose(mul(unity_WorldToObject, unity_MatrixInvV));
从世界空间转换到观察空间

1. UNITY_MATRIX_V  //当前的观察矩阵，用于将顶点/方向矢量从世界空间转换到观察空间
2. unity_MatrixV
3. unity_WorldToCamera（注意：这个是把世界空间当作了右手空间来使用）
从观察空间转换到裁剪空间

1. UNITY_MATRIX_P  //当前的投影矩阵，用于将顶点/方向矢量从观察空间转换到裁剪空间
2. glstate_matrix_projection
3. unity_CameraProjection（注意：这个是把世界空间当作了右手空间来使用）
从世界空间转换到裁剪空间

1. UNITY_MATRIX_VP //当前的观察*投影矩阵，用于将顶点/方向矢量从世界空间转换到裁剪空间
2. unity_MatrixVP
从模型空间变换到世界空间

1. unity_ObjectToWorld(_Object2World)  //当前的模型矩阵，
                                    //用于将顶点方向矢量从模型空间变换到世界空间
2. UNITY_MATRIX_M
从模型空间变换到世界空间（法线）

1. UnityObjectToWorldNormal（）；
o.normal = normalize(UnityObjectToWorldNormal(vNomral));

2. o.worldNormal =  mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject);
从模型空间变换到世界空间（方向向量）

UnityObjectToWorldDir(float3 dir)
从世界空间转换到模型空间

unity_WorldToObject(_World2Object)  //用于将顶点/方向矢量从世界空间转换到模型空间
从世界空间转换到模型空间（方向向量）

UnityWorldToObjectDir(float3 dir)
为什么法线（方向向量）的转换是特殊的

因为一般的顶点变换不像法线是向量，有方向，如果三角面不等比拉伸，法线方向就会倾斜，不再垂直于表面，所以要特殊处理。
参考：http://www.lighthouse3d.com/tutorials/glsl-12-tutorial/the-normal-matrix/
参考：
https://github.com/TwoTailsGames/Unity-Built-in-Shaders/blob/master/CGIncludes/UnityShaderVariables.cginc
https://docs.unity3d.com/Manual/SL-UnityShaderVariables.html

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