前言：
本本的主要目的在于对比分析几种计算屏幕空间坐标的方法，顺便梳理了一遍坐标在不同阶段的变换。其中特别对比了SV_Postion语义及TEXCOORD0传递参数的异同，同时分析了ComputeScreenPos这个怪异的函数的本质。
运行环境：
Unity 2019.4.10f1
Graphics API: Direct3D11
效果图：
?
代码：
本文的说明主要与代码相结合，下面的几种方法都亲测可用。
// https://blog.csdn.net/coffeecato
// 2022.0302
// 对比几种不同的屏幕空间视口坐标(viewport coordinate)的计算方法
Shader "coffeecat/ScreenSpaceUV"
{
HLSLINCLUDE
#include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
// 方法1:positionCS经由SV_POSITION定义转换为screen space pixel coordinates, 通过屏幕宽高映射到screen space viewport coordinates
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
};
struct v2f
{
float4 positionCS : SV_POSITION;
};
v2f vert(appdata v)
{
v2f o;
o.positionCS = TransformObjectToHClip(v.vertex.xyz);
return o;
}
half4 frag(v2f i) : SV_Target
{
//i.positionCS（语义SV_POSITION）传递到fragment后，被转换为screen space pixel coordinates[0, 0] to [width, height]
//下面的计算就容易理解了即从screen space pixel coordinates ==> screen space viewport coordinates
// [0, 0] to [width, height] ==> [0, 0] to [1, 1]
return half4(i.positionCS.xy / _ScreenParams.xy, 0, 1);
}
// 方法2：调用ComputeScreenPos，在fragment中手动进行透视除法
// struct appdata
// {
// float4 vertex : POSITION;
// };
// struct v2f
// {
// float4 positionCS : SV_POSITION;
// float4 positionSS : TEXCOORD0;
// };
// v2f vert(appdata v)
// {
// v2f o;
// o.positionCS = TransformObjectToHClip(v.vertex.xyz);
// //ComputeScreenPos实际上返回的是经过屏幕映射的齐次裁剪空间坐标[0, 0] to [w, w]（没有做透视除法）
// o.positionSS = ComputeScreenPos(o.positionCS);
// return o;
// }
// half4 frag(v2f i) : SV_Target
// {
// //所以这里补上透视除法
// return half4(i.positionSS.xy / i.positionSS.w, 0, 1);
// }
// 方法3：传递clip space pos到fragment，在fragment转换为screen space viewport coordinates
// [-w, -w] to [w, w] ==> [0, 0] to [1, 1]
// struct appdata
// {
// float4 vertex : POSITION;
// };
// struct v2f
// {
// float4 positionCS : SV_POSITION;
// float4 positionSS : TEXCOORD0;
// };
// v2f vert(appdata v)
// {
// v2f o;
// o.positionCS = TransformObjectToHClip(v.vertex.xyz);
// o.positionSS = o.positionCS;
// return o;
// }
// half4 frag(v2f i) : SV_Target
// {
// // 3.1透视除法
// // i.positionSS.y = -i.positionSS.y; // Graphics API:Direct3D11.处理y轴翻转的问题
// // return half4(i.positionSS.xy / i.positionSS.w * 0.5 + 0.5, 0, 1);
// // .xy * 0.5 + 0.5有什么作用？
// // i.positionSS.xy * 0.5 + 0.5 由[-1, -1] to [1, 1]映射到[0, 0] to [1, 1] (因为i.positionCS多做了一步屏幕映射，所以得到的是屏幕空间的像素坐标[0, 0] to [width, height])
// // 为什么i.positionSS.xy / i.positionSS.w ?
// // 透视除法，由裁剪空间[-w, -w] to [w, w]转换为ndc[-1, -1] to [1, 1]
// // 3.2展开ComputeScreenPos，与上式逻辑上一致。点的w分量是1，方向矢量的w分量是0。这里的i.positionSS.w = 1
// // float2 ssPos = float2(i.positionSS.x, (i.positionSS.y * _ProjectionParams.x)) * 0.5 + i.positionSS.w * 0.5;
// // return half4(ssPos / i.positionSS.w, 0, 1);
// // 总结
// // TEXCOORD0语义 传递到fragment shader的数据其实已经在屏幕空间了。上面做的运算只是将[-1, -1] to [1, 1]映射到[0, 0] to [1, 1]
// // SV_POSITION语义 vertex shader的输出数据实际还处于裁剪空间（齐次空间、投影空间）本质上是相机平截头体空间的位置，经过GPU的运算，到达fragment时被GPU转换为屏幕空间的像素位置了。
// // i.positionCS.xy/ScreenParams.xy，从screen space pixel coordinate[0, 0] to [width, height]标映射到viewport coordinate[0, 0] to [1, 1]
// // 验证上面的猜想
// // 将SV_Position语义与TEXCOORD0语义在fragmnet的不同的坐标转换为viewport coordinate[0, 0] to [1, 1]
// // i.positionCS.xy[0, 0] to [height, height] screen space pixel coordinate
// // i.positionSS.xy[-w, -w] to [w, w] clip space coordinate
// // float2 uv1 = (float2(i.positionSS.x, (i.positionSS.y * _ProjectionParams.x)) * 0.5 + i.positionSS.w * 0.5) / i.positionSS.w;
// // float2 uv2 = i.positionCS.xy / _ScreenParams.xy;
// // return half4(abs(uv1 - uv2) * 1000, 0, 1); // * 1000 为了将微小的差异放大
// }
// 方法4：VPOS语义，由于有一些历史遗留的平台差异，建议慎用。
// https://docs.unity3d.com/Manual/SL-ShaderSemantics.html
// #pragma target 3.0
// float4 vert(float4 vertex : POSITION) : SV_POSITION
// {
// return TransformObjectToHClip(vertex.xyz);
// }
// half4 frag(float4 positionSS : VPOS) : SV_Target
// {
// return half4(positionSS.xy / _ScreenParams.xy, 0, 1);
// }
ENDHLSL
SubShader
{
Pass
{
HLSLPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
ENDHLSL
}
}
}