NDC空间（归一化的设备坐标空间）整理记录

本文主要是介绍NDC空间（归一化的设备坐标空间）整理记录，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

- 在齐次裁剪空间的基础上进行透视除法（perspective division)或称齐次除法（homogeneous division),得到的坐标叫做NDC空间坐标。

补充渲染流水线：

模型数据-顶点着色 - 曲面细分 - 几何着色器 - 裁剪 - NDC空间 - 屏幕空间 - 光栅阶段 - 帧缓存

其中曲面细分和几何着色器是可选项，而从裁剪空间---NDC空间---屏幕空间一般由底层帮我们自动完成。我们的顶点着色器只需要把顶点转换到齐次裁剪空间就可（就是一般所说的输出的positionCS）空间。

透视除法：就是将齐次裁剪空间坐标positionCS的X,Y,Z分量都除以W分量。

我们假设在NDC空间中，经过透视除法后的点为：

，那么x’，y’，z’的取值范围则在【-1,1】区间内。反推会齐次裁剪空间的公式：

NDC空间到屏幕空间：顶点着色器我们的输出在齐次裁剪，那么片段着色器的输入是什么呢？不是齐次裁剪空间，也不是NDC空间，而是屏幕空间。

在Unity中屏幕左下角像素坐标为（0，0），右上角像素坐标为（pixelWidth，pixelHeight），由于当前x，y的坐标范围为【-1，1】，因此是一个缩放的过程，可以用下面公式变换：

ScreenX = NDCx * pixelWidth/2 + pixelWidth/2;

ScreenY = NDCy * pixelWidth/2 + pixelWidth/2;

ScreenZ的值通常为Clipz/Clipw，存入深度缓冲，但也不是必须。

注意上面所说的屏幕空间和使用unity内置函数o.screenPos = ComputeScreenPos(o.vertex)不同，内置函数直接从齐次裁剪空间转换，没有经过透视除法转换到NDC空间的过程，所以如果使用内置函数，需要自己在片段着色器中不上透视除法。

如果需要从屏幕空间转换到NDC空间，可以使用内置函数ComputeScreenPos(o.vertex)，求得ScreenPos后进行下面公式转换：

float4 ndcPos = (o.screenPos / o.screenPos.w) * 2 - 1;