12.Shader开发中的坐标空间变换
12.1 题目
Shader开发中的坐标空间变换，主要是在哪几个空间中进行变换？变换顺序是什么？
12.2 深入解析
主要是将模型相关数据（顶点、法线、切线等）在模型空间 -> 世界空间 -> 观察空间 -> 裁剪空间 -> 屏幕空间之间进行变换。
在Shader开发中，通常会涉及到从模型空间（即模型本地坐标系）到世界空间（全局坐标系），再到观察空间（摄像机坐标系），最终到达裁剪空间和屏幕空间。这个变换顺序保证了几何数据最终以正确的形式被渲染到屏幕上。
12.3 答题示例
“在 Shader 开发中，坐标空间变换主要涉及以下五个空间，变换顺序为：
- 模型空间（Model Space）：模型的本地坐标系，顶点数据的初始表示空间。
- 世界空间（World Space）：全局场景的坐标系，通过模型矩阵（Model Matrix）将顶点从模型空间变换到世界空间。
- 观察空间（View Space）：以摄像机为原点的坐标系，使用视图矩阵（View Matrix）将世界空间顶点变换到观察空间，便于计算视角相关效果（如深度）。
- 裁剪空间（Clip Space）：投影变换后的空间，通过投影矩阵（Projection Matrix）将观察空间顶点变换到裁剪空间，用于确定哪些部分在视锥体内部。
- 屏幕空间（Screen Space）：最终显示在屏幕上的二维坐标，通过透视除法（除以 w 分量）和视口变换得到像素坐标。
这个顺序确保了 3D 模型能够正确地投影到 2D 屏幕上，并支持光照计算、阴影生成等高级效果。例如，法线向量通常需要在世界空间或观察空间进行计算，以确保光照效果正确。”
12.4 关键词联想
- 模型矩阵（Model Matrix）
- 视图矩阵（View Matrix）
- 投影矩阵（Projection Matrix）
- MVP 矩阵链（Model-View-Projection）
- 视锥体（View Frustum）
- 透视除法（Perspective Division）
- 视口变换（Viewport Transformation）
- 法线变换（Normal Transformation）
- 切线空间（Tangent Space）
- 着色器阶段（Vertex Shader → Pixel Shader）
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