PROS的不妙冒险（九）挖掘摄像机的隐藏属性：投影矩阵

最新推荐文章于 2025-12-14 11:30:47 发布

原创最新推荐文章于 2025-12-14 11:30:47 发布 · 87 阅读

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#矩阵 #数码相机 #线性代数

本文详细介绍如何自定义游戏引擎中相机的投影规则，包括投影面形状和方向的改变，通过实例展示如何实现镜像效果和特殊视觉效果，如《鬼泣5》的次元斩割裂空间。

今天，我们来一起学习一下，如何自定义相机的投影规则，以及它的应用场景。

前几天，有位群友问了这样一个问题：事实上，由于相机的近裁面即为投影面，所以我们仅需将图一中的相机向后撤一些，然后把近裁面距离调大就好。但这突然让我产生了一些疑问：投影面一定得是矩形吗？投影面一定要垂直于相机自身的Z轴吗？可以看到，调整Inspector面板上的参数是无济于事的：仿佛常识一样，投影面就该是矩形的，且始终垂直于相机的Z轴。不过之后我发现了Camera类中有一些公开的变量，却没有被显示在Inspector面板中，比方说它: Camera.projectionMatrix 官方手册上简单地说了下它是用来设置自定义投影面的，并给出这样一个生动的案例。我们把代码复制到工程里，运行看一下效果：正如官方说明，相机的投影规则是完全可以自定义设置的。

那么如何设置？

这是一篇优快云上的“Twinsen”大佬发布于2013年的文章：https://blog.youkuaiyun.com/popy007/article/details/1797121 详细地推导了如何让我们想要的投影面变为投影矩阵，内容极其地细腻、严谨，并且没有一点大佬的架子，十分适合新手了解投影矩阵的原理。由于篇幅原因，本文仅使用最终的推导结果。

那么现在就趁热打铁，尝试着实际应用一下！

游戏中的镜子算是比较常见的一个效果，我们可以利用一个RT相机，在镜子的另一侧，与观察者对称的位置渲染出镜中图像。首先写出代码的结构：大致分为四步骤：先算出必要的向量与坐标，然后算出公式中所需的远近裁面距与裁面上下左右六个参数，接着带入公式求得RT相机的投影矩阵，最后设置RT相机的转换矩阵。

准备素材：

这次的素材十分简单，一个主相机作为观察者，一个用于渲染镜中画面的RT相机，和一个材质为Unlit的Plane作为镜子。接下来开始编写控制RT相机的代码。先算出准备使用的向量与坐标：用它们计算出远近裁面距与裁面上下左右六个参数：既然下来就是我们学生党最擅长的——套！公！式！注意分母不能为0哦~届时我们已经把镜面“强制”作为了RT相机的投影面。打上[ExecuteInEditMode]，我们可以在Scene窗口中看到，近裁面已经与镜子重合了，任由我们改动Plane的形态：最后一步，设置RT相机的转换矩阵，也就是修改相机的Camera.worldToCameraMatrix属性：这里最前面虽然要乘一个缩放矩阵，但是缩放对相机是无效的，所以缩放矩阵是单位矩阵，可以忽略。把RT赋给Plane的_MainTex，然后Tiling赋值(-1, 1)，Offset赋值(1, 0)，以正确的将RT映射到Plane的UV上。我们来看一下效果吧！不仅可以移动观察者，还可以移动镜子：掌握了自定义投影面之后，我们可以轻松完成像《鬼泣5》中的次元斩割裂空间的效果：还有《Coding Adventures》中某一期的“传送门”效果：

OK~这就是本期的全部内容！最后说些题外话：

3月11日，Moon Studio发布了《奥日与萤火意志》，一款Made With Unity的佳作。笔者在沉浸于游戏的美景中时，也在思考这些艺术效果应该如何实现，但苦思不得解。但社区中不乏人才：关于“燕子巢”处的径向光效果，我搜到了MaxwellGeng写的三种体积光教程，还原度极高；关于“夸洛克地穴”处的大面积水体效果，我搜到了CGBull写的次表面散射与噪点扰动，效果拔群。这让我深深地意识到，MonoBehaviour是一个强大的工具，但它不能实现一切。有许多程序解决不了的问题，美术技术却能轻易化解。