1.2数学基础

本文深入探讨3D图形渲染中的MVP矩阵,包括向量和矩阵运算的基础,详细解释模型空间、世界空间、视觉空间和裁剪空间的转换。介绍了MVP矩阵在模型、观察和投影变换中的作用,以及不同空间的概念和坐标系特点。同时,讨论了变换顺序和矩阵求逆的原因,为理解3D图形渲染的坐标变换提供了清晰的指导。

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向量运算

矩阵运算

比较基础就不记录了


MVP矩阵推导

1.讲为什么要有矩阵变换和不同的坐标空间

  • 将3D物体转化到2D平面
  • 为各个空间的运用做准备

2.介绍各个空间的概念和含义

MVP矩阵代表什么?

MVP矩阵分别是模型(Model)、观察(View)、投影(Projection)三个矩阵。我们的顶点坐标起始于局部空间(Local Space),在这里它称为局部坐标(Local Coordinate),它在之后会变为世界坐标(World Coordinate),观察坐标(View Coordinate),裁剪坐标(Clip Coordinate),并最后以屏幕坐标(Screen Coordinate)的形式结束。

OS =  模型原点为坐标系原点的空间坐标系 = 模型空间 
WS = 世界空间为坐标原点的空间坐标系 = 世界空间 
VS = 摄像机为坐标系原点的空间坐标系 = 视觉空间 
CS =  裁剪空间 确定像素是否位于可见范围内
SS = 屏幕空间 显示平面 根据平台不同 坐标原点不同 分别位于左下或者左上 OPENGL屏幕坐标系原点在左下角向上向右增加,D3D屏幕坐标系原点在左上角向下向右增加。
WS = OS * M矩阵 
VS = WS * V矩阵 
CS = VS * P矩阵
CS得到的坐标经过齐次除法(透视除法)和映射输出 得到SS的二维坐标 (一般unity自动在底层进行 所以我们只要得到裁剪空间内的坐标即可)

注:五个空间中 只有观察空间(VS)是右手坐标系 剩余 都是左手坐标系

M:模型空间->世界空间

模型空间:以自身为中心的空间坐标系

3dmax采用右手坐标系

世界空间:以世界为中心的空间坐标系

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