【转】UNITY中相机空间，投影空间的正向问题

原文链接1：https://www.cnblogs.com/wantnon/p/4570188.html

原文链接2：https://www.cnblogs.com/hefee/p/3820610.html

在unity里相机空间与相机gameObject的局部空间不重合。

Camera.worldToCameraMatrix的文档中有这样一句话：

Note that camera space matches OpenGL convention: camera's forward is the negative Z axis. This is different from Unity's convention, where forward is the positive Z axis.

意思是说unity中相机gameObject的蓝轴是相机空间的-Z。

为了确认，做了如下实验：

如图，立方体的坐标是(0,0,0),相机的坐标是(0,0,-3)，我们要计算并输出立方体在相机空间的坐标。

做法是为立方体添加如下脚本：

using UnityEngine;
using System.Collections;
public class printPosInCameraSpace : MonoBehaviour {
    public GameObject m_cameraRef;
    // Use this for initialization
    void Start () {
        Matrix4x4 worldToCameraMat = m_cameraRef.GetComponent<Camera>().worldToCameraMatrix;
        Vector3 thisPosInWorld = transform.position;
        Vector3 thisPosInCamera = worldToCameraMat.MultiplyPoint (thisPosInWorld);
        Debug.Log (thisPosInCamera);
    }
}

并在编辑器中将camera赋给m_cameraRef.

然后运行脚本，得到输出结果为：（0,0,-3）。

这说明相机gameObject的蓝轴确实是相机空间-Z轴。

进一步实验：

将脚本改为：

using UnityEngine;
using System.Collections;
public class printPosInCameraGameObjectLocalSpace : MonoBehaviour {
    public GameObject m_cameraRef;
    // Use this for initialization
    void Start () {
        Matrix4x4 worldToCameraMat = m_cameraRef.transform.worldToLocalMatrix;
        Vector3 thisPosInWorld = transform.position;
        Vector3 thisPosInCamera = worldToCameraMat.MultiplyPoint (thisPosInWorld);
        Debug.Log (thisPosInCamera);
    }
}

输出结果为：（0,0,3）。

--结论：

相机空间和相机gameObject的局部空间是不重合的。图中这三个坐标轴表示的是相机gameObject的局部空间。而相机空间则Z轴方向与之相反。

Camera.worldToCameraMatrix是世界空间to相机空间矩阵。Camera.transform.worldToLocalMatrix是世界空间to相机gameObject的局部空间矩阵，两个矩阵是不一样的。

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透视投影

OpenGL透视视锥体与NDC

在透视投影中，截棱锥体（观察坐标）中的3D点会被映射到立方体（NDC）中。x坐标的范围从[l,f]到[-1,1]，y坐标的范围从[b,t]到[-1,1]，z坐标的范围从[n,f]到[-1,1]。

注意，观察坐标为右手坐标系，NDC使用左右坐标系。也就是说，位于原点的照相机在观察坐标中看向-Z轴，而在NDC中看向+Z轴。因为glFrustum()只接收正的近平面与远平面距离值，我们需要在构建GL_PROJECTION矩阵时对他们取反。