概述在实现自定义阴影的过程中需要构建把物体从世界空间转到方向光的投影空间和常规的M V P 变换思路一样只不过这里的 V空间 和 P空间 变成了以 方向光为坐标原点的空间而常规的V P空间是以摄像机为坐标原点。下面主要说明的是 变换到方向光空间的view矩阵常用的有四种方式。Camera.worldToCameraMatrix 方式实现逻辑如下:建立一个Camera物体放到和Directional Light物体位置一样的地方(建议座位Directional Light的子物体然后设置Camera的rotation和localPosition都为Vector3.zero)用该Camera物体在渲染所有Opaque物体前使用指定的shader渲染一遍场景该shader只输出深度值, 渲染前给shader设置好VP变换矩阵(GL.GetGPUProjectionMatrix(lightCam.projectionMatrix, false) * lightCam.worldToCameraMatrix)正常渲染场景使用第2步中的VP变换矩阵把物体从世界空间变换到方向光的投影空间计算深度float depthInLS clipPos.z * 0.5 0.5计算读取shadowmap的uvfloat2 uv clipPos.xy * 0.5 0.5读取shadowmapfloat depthInSM tex2D(_ShadowMap, uv)比较depthInLS和depthInSM的值决定当前像素是否处于阴影中此种方式使用一个dummy camera放到了方向光物体的位置并设置旋转角度和方向光一致好处是非常方便可以直接使用Camera类的worldToCameraMatrix方法此时变换到Camera空间就是变换到方向光的空间。而投影矩阵也可以使用现成的方法 Camera.projectionMatrix, 此时View 和Projection矩阵都具备了要做的就是把两个矩阵乘起来即可代码如下Matrix4x4 GetMatrix_VP() { Matrix4x4 projectionMatrix GL.GetGPUProjectionMatrix(lightCam.projectionMatrix, false); return projectionMatrix * lightCam.worldToCameraMatrix; }需要注意的是这里需要用GL.GetGPUProjectionMatrix方法来处理一下投影矩阵以使投影矩阵能正确的变换坐标。Camera.worldToLocalMatrix 方式由于一下几种方式中投影矩阵的构建部分没有变化因此只详细说明view矩阵部分。代码如下:Matrix4x4 view Matrix4x4.Scale(new Vector3(1, 1, -1)) * Matrix4x4.Translate(-lightPos) * lightTrans.worldToLocalMatrix;乘以Matrix4x4.Translate(-lightPos)是因为需要进行灯光位置平移的逆运算乘以Matrix4x4.Scale(new Vector3(1, 1, -1))是因为摄像机看向的是view空间Z轴的负方向因为view空间使用右手坐标系而模型和世界空间使用的是左手坐标系Matrix4x4.TRS Quaternion.LookRotation 方式// view矩阵, Matrix4x4.TRS Quaternion.LookRotation 方式 // Matrix4x4 GetViewMatrix_TRS_LookRotation(Vector3 lookAtPos, Vector3 camForward) { Vector3 lightPos lookAtPos - camForward * distance; Quaternion rot Quaternion.LookRotation(camForward, Vector3.up); return Matrix4x4.Inverse(Matrix4x4.TRS(lightPos, rot, new Vector3(1, 1, -1))); }Matrix4x4.TRS Quaternion.Euler 方式// view矩阵, Matrix4x4.TRS Quaternion.Euler 方式 // Matrix4x4 GetViewMatrix_TRS_Euler(Vector3 lookAtPos, Transform lightTrans) { Vector3 lightPos lookAtPos - lightTrans.forward * distance; Quaternion rot Quaternion.Euler(lightTrans.eulerAngles); return Matrix4x4.Inverse(Matrix4x4.TRS(lightPos, rot, new Vector3(1, 1, -1))); }basicAxis * translate 方式这种方式代码稍微多一些思想是先求出方向光空间的三个基准轴向量由这三个基准向量可以构成一个旋转矩阵然后再由方向光的世界空间位置计算出平移矩阵把两个矩阵相乘即可得到view矩阵。这种构建view矩阵的方式比较通用常规的view矩阵也可以使用这种方式构建。// view矩阵, basicAxis * translate 方式 // Matrix4x4 GetViewMatrix_AxisMulTrans(Vector3 lookAtPos, Vector3 camForward) { Vector3 forward Vector3.Normalize(-camForward); Vector3 up new Vector3(0, 1, 0); Vector3 right Vector3.Normalize(Vector3.Cross(up, forward)); up Vector3.Normalize(Vector3.Cross(forward, right)); // translate // Vector3 lightPos lookAtPos forward * distance; Matrix4x4 translate Matrix4x4.identity; // 也可以用 Matrix4x4.Translate(-translatePos); 构建平移矩阵 // translate.SetColumn(3, new Vector4(-lightPos.x, -lightPos.y, -lightPos.z, 1)); //translate.SetColumn(3, -lightPos); // basicAxis // Matrix4x4 basicAxis Matrix4x4.identity; basicAxis.SetRow(0, new Vector4(right.x, right.y, right.z, 0)); basicAxis.SetRow(1, new Vector4(up.x, up.y, up.z, 0)); basicAxis.SetRow(2, new Vector4(forward.x, forward.y, forward.z, 0)); // 先平移再计算投影在基向量的长度即新空间的坐标 // return basicAxis * translate; }总结前三种方式都比较方便但是因为使用了Unity内置的一些变量导致具体的构建细节被隐藏不能很好地理解view矩阵是怎么计算得出的最后一种方式则是以view矩阵的原理为基础使用的unity内置变量也最少而且不需要使用dummy camera物体完全根据参数即可构建出view矩阵相对比较独立、可控因此推荐使用最后一种方法。