目錄

目的

• 渲染流水線頂點變換過程，

• 學習不同的空間坐標系。

• UE5使用空間轉換節(jié)點。

了解空間

經常使用的空間關系有這些。

• 切線空間

• 對象空間（模型空間）

• 世界空間

• 視圖空間

• 攝像機空間

TransformVector | 坐標空間轉換

• UE4空間轉換節(jié)點

• 這里從什么空間轉換到什么空間

所有空間都是由一個原點定義的，（x,y,z）三個方向組成

世界空間 | ?WorldSpace

• 場景中的一切物體，包括模型，燈具，相機都共享一個絕對位置這就是世界坐標

UE4場景中的（0,0,0）點就是世界的原點。以這個原點的位置空間就是世界空間。

然后 紅色 藍色綠色3個方向的向量代表世界的方向。

世界空間軸是不變的。

擴展 UE4里是Z軸向上，unity是Y軸向上。

局部空間 | ModelSpace

模型空間(model space)，也成為對象空間(object space)或局部空間(local space)。

• 是在制作模型過程，模型在Blender軟件中的相對位置，在軟件中也可以修改模型的坐標位置。

  模型原點為（0,0）

• 在UE5里模型我們旋轉軸，物體的軸是跟著變化的。

屏幕空間 | ScreenSpace

屏幕空間坐標系是一個二維平面坐標系，和屏幕分辨率有關。

這里注意Direct3D和OpenGL 起始點不一樣

• Direct3D 屏幕左上角為（0,0） 右下角為（Screen.width，Screen.height）

• OpenGL 屏幕 屏幕左下角為（0，0） 右上角為（Screen.width，Screen.height）

即實際運行屏幕下的游戲窗口像素值，z 為相機世界坐標單位值。

切線空間 | TangentSpace

• UE5查看模型的切線信息

切線是出現在模型表面，點的空間關系。點（法線向量，切線向量，副切線向量）

切線空間有時也稱為紋理空間，切線空間最常見的應用場景是使用法線紋理進行光照計算。

• 而法線紋理其內容有兩種表達形式，

• 另一種就是基于切線空間的

• 一種是基于模型空間的，

• 紋理映射的基本技術

  紋理計算UV也是基于切線空間去計算紋理映射。

擴展 切線空間構成

切線空間（切線坐標系）通常簡稱為 TBN 坐標系（Tangent——切線，Binormal——副法線或者Bitangent，Norma——法線），通過上一節(jié)“線性變換”我們知道一個 n 維度“坐標系”的構成實際上需要 n 個正交基（也就是 n 個線性無關向量組），下面詳細分析 TBN 坐標系，如何計算這三個基向量。 TBN 坐標系建立在模型表面（Surface）之上，N 表示模型表面的法線，T 則是與該法線垂直的切線（理論上我們可以選擇任意一條與 N 垂直的切線），B 是與 T、B 都垂直的副法線。假設現在有一個三角形，其頂點分別是 ，假設表面法線向量為 ，現在要求取 .

攝像機空間 | CameraSpace

觀察空間（view space）也被稱為攝像機空間(camera space）

• 場景攝像機空間，X軸的移動可以看到畫面遠近。

• 把物體從世界空間轉換到攝像機空間，

• 現在效果是面向攝像機。就可以實現共告板的效果。

變換

兩個向量計算是需要在同一個空間坐標里才能計算對。

所以，計算兩個向量需要轉換到不同的坐標系

• UE5里光我們通過的節(jié)點就表示不同坐標系，

• 旋轉可以看到不同顏色

現在怎么轉視角都是這樣，

應用示例

Matcap

下一步我們制作一個Matcap材質

• 準備Matcap貼圖

就是使用相機視角和法線方向計算的一種效果。

因為UV是兩個方向的數值，所以我們做一個通道提取。

現在的UV值不對。我們需要把UV值映射到（0,0）值。

現在效果就對，

問題 那這樣有什么意義嗎？

使用這樣簡單的方法可以給模型著色。

不同模型根據法線和視角方向計算的值，對應到貼圖的不同位置。

這樣的方法也叫**球面映射，**也是一種簡單的模擬反射的方式。

切線空間轉世界空間

• 因為我們的法線貼圖是在切線空間生產的，我們現在可以把法線貼圖轉換到世界空間。

這樣有什么好處，世界空間的法線是向上。

就可以計算一個物體沿著法線方向生成。我們怎么旋轉青苔貼圖始終朝向世界空間法線正方向。

• 效果

• 在層面沒有顯示。