为什么我们应该在 OpenGL 管道的片段阶段使用眼空间坐标？

Question

我目前正在编写一个小型 3D 引擎，我想知道为什么我应该在片段着色器中使用眼空间坐标。为此，我必须将相机矩阵放入统一的矩阵中，以转换眼坐标中的光位置，并使用camera_normal矩阵将光方向放入眼坐标中。

为什么每个人都使用这些坐标？我实在看不出有什么优势。

Answer 1

使用眼距的原因有几个：

1. 方便。这是一个存在的明确定义的空间，并且您无论如何都会在转换位置的过程中计算该空间。
2. 它与世界空间具有相同的规模，但没有世界空间所存在的问题。眼睛空间总是（相对）接近于零（因为眼睛位于 0），因此它是具有显式变换矩阵的合理空间。比例很重要，因为您可以提供在世界空间中计算的距离（如光衰减项）。眼睛空间中的距离不会改变。
3. 无论如何，您需要将其转换为线性空间。在像后投影空间这样的非线性空间中进行照明，尤其是衰减照明，是很棘手的。因此，您必须在某种线性空间中提供法线和位置，因此它也可能是眼睛空间。
4. 它需要最少的转换。眼睛空间是投影变换之前的空间。如果您必须反向转换为线性空间（例如延迟渲染），则眼睛空间是需要最少操作的空间。

Answer 2

您不必向着色器提供相机矩阵并在那里进行灯光位置和方向转换。实际上，这样做效率相当低，因为您对每个顶点一次又一次地对相同的数字执行相同的操作。

只需变换 CPU 端的灯光​​位置和方向，并将容易变换的灯光参数提供给着色器即可。然而，眼睛空间中的光照计算仍然更加简洁，特别是在涉及法线贴图的情况下。但无论如何，您都必须将所有内容转换为视空间，因为法线不会通过透视变换进行转换（尽管顶点位置可以直接转换为剪辑空间）。