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原文链接

[Unity Shader内置矩阵 | 鹅厂程序小哥

](https://blog.csdn.net/qq826364410/article/details/81539321)

正文

mul 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）：

一、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。

二、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

三、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

光照

• 在 Shader 的光照通道里的延迟着色和延迟光照（在 unitydeferredlibrary.cginc ）：

• 多光源下，最多 8 个 光源在顶点通道，排序为从 最亮 的开始