Unity Shader 数学
时间: 2025-06-29 21:25:15 浏览: 13
### Unity Shader中的数学概念
#### 坐标转换
在Unity中,不同坐标系之间的转换是一个重要的数学操作。世界空间是以整个场景作为参照的空间,在此空间内所有的对象都有唯一的绝对位置[^1]。
对于局部坐标到全局坐标的变换,可以通过`transform.localToWorldMatrix`方法实现;而在着色器编程层面,则通过左乘`_Object2World`矩阵完成同样的功能。这种转换允许开发者精确控制物体的位置、旋转以及缩放属性。
#### 左手坐标系特性
值得注意的是,Unity采用左手坐标系来定义其三维环境下的几何结构。在这个体系下,模型自身的右侧代表X轴正向,上方表示Y轴正向,而面向观察者的正面则是Z轴的正方向[^2]。这一设定影响到了诸如光照计算在内的多个方面。
#### 菲涅尔效应及其应用
菲涅尔反射是一种物理现象,它描述了当光线遇到介质边界时发生的部分反射行为。具体来说,就是入射光束的一部分会被表面反弹回去形成反射波,另一些则穿透界面并可能发生折射或散射变化。该过程遵循特定的比例规律——即所谓的菲涅尔方程[^3]:
\[ R(\theta)=\frac{(n_1 \cos{\theta_i}-n_2 \sqrt{1-\mu^2})^2+(r_{p} r_{s})(n_1 \sin{\theta_i}\sin{\theta_t})}{(n_1 \cos{\theta_i}+n_2 \sqrt{1-\mu^2})^2+(r_{p} r_{s})(n_1 \sin{\theta_i}\sin{\theta_t})} \]
其中\( n_1, n_2 \)分别是两种物质的折射率,\( \theta_i,\theta_t\)分别为入射角和透射角,\( r_p,r_s \)为平行极化和平面垂直分量的反射系数。
#### 角度与旋转变换
关于角度测量及相应的旋转变换规则也非常重要。按照左手定理的规定,在确定某个轴的方向之后(比如沿着大拇指所指),其余四指弯曲指示的就是沿该轴正向看去的角度增加方向。这意味着在一个基于左手坐标系统的环境中执行绕任意轴转动的操作时,应该依据上述原则调整参数设置[^4]。
```csharp
// C#代码片段展示如何利用Quaternion类来进行简单的绕Y轴90度旋转
using UnityEngine;
public class RotateExample : MonoBehaviour {
void Start() {
transform.rotation = Quaternion.Euler(new Vector3(0f, 90f, 0f));
}
}
```
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