Unity Shader内置矩阵

mul函数，Z = mul(M, V)是表示矩阵M和向量V进行点乘，得到一个向量Z，这个向量Z就是对向量V进行矩阵变换后得到的值。

特别需要注意的是，例如normal是float3类型的，点乘的矩阵也要转换成float3x3。

内置的矩阵（float4x4）：

1、这里要特别说明一下UnityObjectToClipPos（v.vertex)） 方法，官方网站上说明，编写着色器脚本时，请始终使用UnityObjectToClipPos(v.vertex)而不是mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex)，因为所有内建的矩阵名字在Instanced Shader中都是被重定义过的，如果直接使用UNITY_MATRIX_MVP，会引入一个额外的矩阵乘法运算，所以推荐使用UnityObjectToClipPos / UnityObjectToViewPos函数，它们会把这一次额外的矩阵乘法优化为向量-矩阵乘法。

2、UNITY_MATRIX_IT_MV的使用场景，专门针对法线进行变换。但是为什么法线的变换和顶点不一样呢？

之所以法线不能直接使用UNITY_MATRIX_MV进行变换，是因为法线是向量，具有方向，在进行空间变换的时候，如果发生非等比缩放，方向会发生偏移。为什么呢？举个栗子，我们可以简单的把法线和切线当成三角形的两条边，显然，三角形在空间变换的时候，不管是平移，还是旋转，或者是等比缩放，都不会变形，但是如果非等比缩放，就会发生拉伸。所以法线和切线的夹角也就会发生变化。（而切线在变换前后，方向总是正确的，所以法线方向就不正确了）。下图，T、T'是切线，N、N'是法线

3、UnityObjectToWorldDir() 与 UnityObjectToWorldNormal()的区别

第一个原图，红色箭头表示法线。第二张图，表示非等比缩放，使用UnityObjectToWorldDir()，把法线从模型空间转换到世界空间，法线也会被压扁并且不再垂直于曲面。第三张图，表示非等比缩放，使用UnityObjectToWorldNormal()，把法线从模型空间转换到世界空间，法线是正确的垂直于曲面的。

当等比缩放时，使用UnityObjectToWorldDir()和UnityObjectToWorldNormal()得到的结果是一样的。

模型空间——>世界空间——>视角（相机）空间——>裁剪空间——>屏幕空间

1. 模型空间：每个模型都有自己独立的坐标空间，当它移动或旋转时，模型空间也会跟着它移动或旋转。

模型空间——>世界空间的变换矩阵：unity_Object2World

2. 世界空间：如果一个Transform没有任何父节点，那么这个位置就是在世界空间中的位置。

世界空间——>视角（相机）空间的变换矩阵：UNITY_MATRIX_V

3. 视角（相机）空间：摄像机决定了我们渲染游戏所使用的视角。

视角（相机）空间——>裁剪空间的变换矩阵：UNITY_MATRIX_P

4. 裁剪空间：目的是能够方便的对渲染图元进行裁剪，完全位于视锥体空间内部的图元被保留，完全位于这块空间外部的图元被剔除，而这块空间边界相交的图元就会被裁剪。视锥体有两种类型：正交投影和透视投影。在使用视锥体进行裁剪时，那么不同的视锥体就需要不同的处理过程。因此，提出了一种通用、方便的方式来裁剪，就是通过一个投影矩阵把顶点转换到一个裁剪空间中。

在Unity中，从裁剪空间到屏幕空间的转换是由Unity底层帮我们完成的。

5. 屏幕空间：屏幕空间是一个二维空间，因此我们需要把顶点从裁剪空间投影到屏幕空间中，来生成对应的2D坐标。首先，用裁剪空间的x、y、z分量除以w分量，把坐标从裁剪空间转换到归一化的设备坐标（NDC，一个立方体）中。然后，再映射到屏幕空间中，确定顶点在屏幕空间的像素位置。

在顶点着色器中，通过UNITY_MATRIX_MVP 这个矩阵，可以把物体的顶点从模型空间转换到裁剪空间。