Unity Shader中的ComputeScreenPos函数

2017.02.03 20:10* 字数 465 阅读 4727评论 0喜欢 12

Unity shader提供了内置函数ComputeScreenPos，其定义位于UnityCG.cginc中，大致如下：

ComputeScreenPos函数定义

其中的宏UNITY_SINGLE_PASS_STEREO用于控制在不同平台上计算方式的差异，而宏UNITY_HALF_TEXEL_OFFSET用于支持DirectX 9的像素偏移。
看该函数的命名第一直觉是该函数返回的是屏幕空间下的坐标值，但是该函数返回的是齐次坐标下的屏幕坐标值。让我们剔除不必要的代码，来看核心的计算代码，如下：

inline float4 ComputeScreenPos (float4 pos)
{
    float4 o = pos * 0.5f;
    o.xy = float2(o.x, o.y*_ProjectionParams.x) + o.w;
    o.zw = pos.zw;
    
    return o;
}

首先，该函数传入的参数pos为顶点变换到齐次坐标系下的坐标，也就是说，在shader中，你需要这么使用：

o.pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
o.screenPos = ComputeScreenPos(o.pos);

接着来回顾下如何从齐次坐标变换到屏幕坐标：我们知道，顶点在变换到齐次坐标后，其x和y分量的范围在[-w, w]。假设目前屏幕的宽度为width，高度为height，那么屏幕坐标的计算方法为：

screenPosX = ((x / w) * 0.5 + 0.5) * width
screenPosY = ((y / w) * 0.5 + 0.5) * height

我们来看ComputeScreenPos是如何做的，它的计算方法为：

o.x = (pos.x * 0.5 + pos.w * 0.5)
o.y = (pos.y * 0.5 * _ProjectionParams.x + pos.w * 0.5)

其中_ProjectionParams.x用于在使用翻转投影矩阵时（此时其值为-1.0）翻转y的坐标值。
现在我们将屏幕坐标的计算方法变换到ComputeScreenPos使用的计算方法，如下：

screenPosX / width = ((x / w) * 0.5 + 0.5)
screenPosY / height = ((y / w) * 0.5 + 0.5)

两边同时乘w：

screenPosX / width * w = ((x * 0.5 + w * 0.5)
screenPosY / height * w = ((y * 0.5 + w * 0.5)

现在一目了然了，ComputeScreenPos返回的值是齐次坐标系下的屏幕坐标值，其范围为[0, w]。那么为什么Unity要这么做呢？Unity的本意是希望你把该坐标值用作tex2Dproj指令的参数值，tex2Dproj会在对纹理采样前除以w分量。当然你也可以像下面代码那样自己除以w分量后进行采样，但是效率不如内置指令tex2Dproj：

pos = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
screenPos = ComputeScreenPos(o.pos);
tex2D(_ScreenTex, float2(screenPos.xy / screenPos.w))

Unity Shader中的ComputeScreenPos函数

Unity Shader中的ComputeScreenPos函数

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