为什么在OpenGL管线的片段阶段中应该使用眼空间坐标？

Question

我目前正在编写一个小型的3D引擎，我想知道为什么在片元着色器中要使用视点空间坐标。为了做到这一点，我必须将我的相机矩阵放入一个统一的变量中，以将光源位置转换为视点坐标，并使用相机法线矩阵将光源方向放入视点坐标。

为什么每个人都使用这些坐标？我真的没有看到任何优势。

- Tuxer

Answer 1

使用眼空间的原因有几个：

1. 方便。这是一个明确定义的空间，而且在转换位置时你已经计算出来了。
2. 它与世界空间具有相同的比例尺度，但没有世界空间的问题。眼空间始终（相对地）靠近零点（因为眼睛在0点），因此它是一个合理的具有显式变换矩阵的空间。比例尺很重要，因为你可以提供在世界空间中计算的距离（如光衰减项）。在眼空间中距离不会改变。
3. 你需要将其转换为线性空间。在非线性空间（如后投影空间）进行照明特别是衰减的处理是困难的。所以你必须提供一些线性空间中的法线和位置，那么最好就是眼空间。
4. 它需要最少的变换。眼空间是投影变换之前的空间。如果你需要反向转换到线性空间（例如延迟渲染），眼空间需要的操作最少。

- Nicol Bolas

Answer 2

您无需在着色器中提供相机矩阵并对光源位置和方向进行转换。实际上，这种做法效率相当低下，因为您需要针对每个顶点再次执行完全相同的操作。 直接在CPU端转换光源位置和方向，并提供已转换的光参数给着色器即可，这样更加高效。然而，如果涉及法线映射，灯光计算仍然更简洁地使用眼空间。但是无论如何，您都必须将所有内容转换为眼空间，因为透视变换不会转换法线（虽然顶点位置可以直接转换为剪辑空间）。

- datenwolf