shader中常见的几种空间及转化.pdfVIP

一、shader中的空间概念

在编写shader时，经常会涉及到不同的空间概念，例如世界空间、局

部空间、观察空间等。这些空间概念是为了描述物体在不同坐标系下

的位置和方向，以应用不同的变换和效果。在本文中，我们将阐述

shader中常见的几种空间及其转化方式。

二、世界空间

1.概念：世界空间是指物体相对于世界坐标系的位置和方向。在绘制

物体时，通常是先将其放置在世界空间中，然后应用世界变换将其转

化到观察空间或屏幕空间。

2.转化：将世界空间坐标转化到观察空间需要使用世界变换矩阵，该

矩阵通常包括物体的平移、旋转和缩放等变换。在shader中，可以使

用顶点着色器来对顶点坐标进行世界变换。

三、观察空间

1.概念：观察空间是相对于观察者的坐标系统，通常以摄像机的位置

和方向为基准。在观察空间中，物体的位置和方向已经经过了透视除

法，可以直接进行投影变换。

2.转化：将世界空间坐标转化到观察空间需要使用观察变换矩阵，该

矩阵通常包括摄像机的位置和方向。在shader中，可以使用顶点着色

器来对顶点坐标进行观察变换。

四、裁剪空间

1.概念：裁剪空间是指经过透视除法后的坐标系统，在这个坐标系统

中，物体的位置和方向已经经过了投影变换，可以直接映射到屏幕空

间。

2.转化：将观察空间坐标转化到裁剪空间需要使用投影变换矩阵，该

矩阵通常包括透视投影或正交投影的变换。在shader中，可以使用顶

点着色器来对顶点坐标进行投影变换。

五、屏幕空间

1.概念：屏幕空间是指最终呈现在屏幕上的坐标系统，通常以屏幕的

分辨率为基准。在屏幕空间中，物体的位置和方向已经经过了屏幕映

射，可以直接进行像素处理。

2.转化：将裁剪空间坐标转化到屏幕空间需要使用屏幕映射矩阵，该

矩阵通常包括屏幕的分辨率和视口的大小。在shader中，可以使用片

元着色器来对像素坐标进行屏幕映射。

六、总结

在编写shader时，理解不同空间的概念及其转化方式对于实现各种渲

染效果至关重要。通过合理地应用世界变换、观察变换、投影变换和

屏幕映射，可以实现各种复杂的渲染效果，为游戏和图形应用增添视

觉上的吸引力。希望本文的内容能够帮助读者更深入地理解shader中

空间的概念及其转化方式，为编写高质量的shader程序提供帮助。

以上就是本文对于shader中常见的几种空间及转换的介绍，希望读者

经过本文的阅读，对于这方面的知识有所了解。很抱歉，我似乎重复

了之前的内容。我将继续为你扩展文章。

七、局部空间

1.概念：局部空间是指物体相对于自身的坐标系统，即物体自身的局

部坐标系。在局部空间中，物体的位置和方向已经相对于自身确定，

通常用于描述物体的局部变换。

2.转化：将对象从局部空间转化到世界空间通常需要将局部坐标乘以

物体自身的变换矩阵。这个变换矩阵包括了物体的平移、旋转和缩放

变换。在shader中，使用顶点着色器来对局部坐标进行变换，将其转

化为世界空间的坐标。

八、法线空间

1.概念：法线空间是指描述物体法线方向的坐标系，通常是相对于物

体表面的局部坐标系。在法线空间中，可以对法线向量进行变换，用

于实现法线贴图等效果。

2.转化：将法线从物体空间转换到世界空间或观察空间需要使用逆转

置矩阵，保证法线向量在坐标变换后仍然垂直于表面。在shader中，

可以使用顶点着色器将法线从物体空间转换到世界空间或观察空间。

九、切线空间

1.概念：切线空间是指与物体表面相切的坐标系，通常用于在法线贴

图中校正法线向量。切线空间通常与纹理坐标相结合使用，用于对法

线贴图进行采样。

2.转化：将切线空间转换到世界空间或观察空间通常需要使用切线、

法线和副切线向量构建切线空间矩阵，然后应用世界变换或观察变换。

在shader中，可以使用顶点着色器将切线空间坐标转换到世界空间或

观察空间。

十、其他常见空间

除了上述提到的常见空间外，还有一些其