- 屏幕映射阶段是将NDC三维空间坐标转换为最终屏幕像素位置的关键步骤。
- 此阶段由GPU固定管线完成，开发者不可编程，仅可通过视口设置调整映射范围
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NDC坐标范围
- NDC空间是裁剪空间经过透视除法（除以w分量）后得到的归一化立方体，坐标范围为：
- x, y轴：
[-1, 1]（左下角为(-1,-1)，右上角为(1,1)） - z轴：
[0, 1]（深度值，0为近裁剪面，1为远裁剪面）
视口变换（屏幕映射）
- 将NDC坐标映射到屏幕空间：
- x轴 ：将
[-1, 1]线性映射到[0, 屏幕宽度]- xScreen=(xNDC+1)×0.5×屏幕宽度
- y轴 ：因屏幕坐标系原点在左上角，需反转y轴（
1 - NDC_y）再映射到[0, 屏幕高度]- yScreen=(1−yNDC)×0.5×屏幕高度
- 保留
z_{ndc}用于深度测试
URP中的具体映射案例
- 假设屏幕分辨率为
1920×1080，一个NDC坐标为(0, 0, 0.5)： - x轴映射 ：
Screen_x = (0 + 1)/2 × 1920 = 960 - y轴映射 ：
Screen_y = (1 - 0)/2 × 1080 = 540（因y轴反转，NDC的0对应屏幕顶部） - 结果 ：该点位于屏幕正中央像素
(960, 540)处
技术细节说明
- 视口调整 ：可通过
UnityEngine.Rendering.CommandBuffer.SetViewport修改映射区域（如画中画效果），默认映射全屏。 - 与裁剪空间关系 ：顶点着色器需输出齐次裁剪坐标（如
UnityObjectToClipPos(v.vertex)），GPU自动执行透视除法和屏幕映射。 - 精度影响：高分辨率下浮点精度误差可能引起像素偏移，需注意抗锯齿设置。
glsl
//计算点在屏幕空间中的位置:首先positionCS中的值还没有进行其次除法，需要先除以positionCS.w转换为
//NDC坐标，范围[-1,1]，然后*0.5+0.5后转为[0,1],最后乘以_ScreenParams转换为最终的屏幕空间位置
float2 p0 = _ScreenParams.xy * (p[0].positionCS.xy / p[0].positionCS.w * 0.5 + 0.5);几何阶段完整流程及数据变换示例
初始坐标 ：模型空间顶点坐标 (2.0, 1.0, -3.0, 1.0)（齐次坐标w=1），摄像机使用透视投影，近平面z=0.3，远平面z=1000，视口分辨率1920x1080。
1. 顶点着色器（Vertex Shader）
- 输入 ：模型空间坐标
(2.0, 1.0, -3.0, 1.0) - 操作 ：应用MVP矩阵（Model-View-Projection）变换到齐次裁剪空间。假设变换后输出为：(x ′,y ′,z ′,w′)=(1.5,0.8,−2.2,3.0)
- 输出 ：齐次裁剪坐标
(1.5, 0.8, -2.2, 3.0)
2. 曲面细分着色器（可选，Tessellation Shader）
- 输入：若启用细分，接收控制点数据（如原始三角形顶点）。
- 操作 ：细分生成新顶点，例如输出新增顶点
(1.2, 0.6, -2.0, 2.8)。 - 输出：细分后的齐次裁剪坐标（假设未启用，跳过此阶段）
3. 几何着色器（可选，Geometry Shader）
- 输入：图元顶点（如三角形三个顶点）。
- 操作：可生成新图元（如将三角形拆分为多个线段）。若未启用，直接传递数据。
- 输出：原始或新增的齐次裁剪坐标（假设未启用，跳过此阶段）
4. 图元装配（Primitive Assembly）
- 输入 ：齐次裁剪坐标
(1.5, 0.8, -2.2, 3.0)（假设为三角形的一个顶点）。 - 操作：将顶点组装为图元（如三角形），并计算包围盒。
- 输出：完整的三角形图元（三个顶点数据）
5. 视锥体裁剪（Frustum Culling）
- 输入 ：齐次裁剪坐标
(1.5, 0.8, -2.2, 3.0)。 - 操作 ：
- 透视除法 ：转换为NDC坐标
(1.5/3.0, 0.8/3.0, -2.2/3.0) = (0.5, 0.267, -0.733)。 - 边界检查：若NDC坐标超出-1,1范围则裁剪。本例中x/y在范围内，但z=-0.733（OpenGL下有效，DirectX需z∈0,1则剔除）。
- 插值裁剪：若部分顶点超出边界，生成新顶点（如裁剪z边界时插值计算新坐标）。
- 透视除法 ：转换为NDC坐标
- 输出 ：裁剪后的NDC坐标（假设全部保留）
(0.5, 0.267, -0.733)。
6. 屏幕映射（Screen Mapping）
- 输入 ：NDC坐标
(0.5, 0.267, -0.733)。 - 操作 ：
- 视口变换 ：将NDC的xy映射到屏幕像素坐标（如1920x1080）：
- xscreen=(0.5+1)∗1920/2=1440
- yscreen=(0.267+1)∗1080/2=684.18
- 深度保留 ：z值转换为深度缓冲值（如OpenGL下
(-0.733+1)/2=0.1335）。
- 视口变换 ：将NDC的xy映射到屏幕像素坐标（如1920x1080）：
- 输出 ：屏幕空间坐标
(1440, 684, 0.1335)。
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