顶点变换 (Vertex Transformation)
最近在学Shader编程中有关深度纹理(Depth Texture)的使用，里面涉及到比较多的空间转换和顶点变换，之前看的已经忘得差不多了，拿出来重新复习一下。
齐次坐标 (homogeneous coordinate)
表示一个点在某个空间的位置通常可以用三维坐标，如(x, y, z)，但在空间转换中，通常用四维齐次坐标（简称齐次坐标）来表示一个点。
对于一个点，三维坐标(x, y, z)对应齐次坐标(x, y, z, 1)
对于一个空间矢量（表示方向），三维坐标(x, y, z)对应齐次坐标(x, y, z, 0)
采用齐次坐标来代替普通的三维坐标进行计算有以下优点
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可以有效区分点与空间矢量，前者w分量非0，后者w分量为0，由此我们可以得知在平移、旋转、缩放三种变换中（即进行矩阵乘法），点会进行全部三种变换，而空间矢量只会进行其中的旋转和缩放，因为平移对矢量是无意义的。
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齐次坐标的w分量在投影矩阵变换（观察空间->裁剪空间）和最后的投影到屏幕空间中发挥重要的作用
模型空间 (object space)
又叫做物体空间，即以某个特定的场景物体为基准建立的三维空间。对于特定的物体，模型空间坐标系会随着物体的变化而发生相应的变化。
模型空间的原点和坐标轴由模型本身决定，模型空间的主要作用是描述物体内部不同位置点的相对坐标。
在Shader编程中，模型空间下的顶点坐标是最初能够从Mesh中调用得到的顶点坐标。通过一系列的变换，我们把模型空间下的坐标转化到其它空间中进行深入计算。
世界空间 (world space) 世界空间比较好理解，它是一个宏观的概念，可以说是一个包含了场景所有物体的标准化空间。
将顶点从模型空间变换到世界空间是顶点变换的第一步，而这个参与运算的矩阵系数就由Transform组件中的相关信息(position, rotation, scale)来决定。
在世界空间中进行光照等计算是合适的。
观察空间 (view space) 观察空间是一种特殊的模型空间，即摄像机的模型空间。需要注意的是，其它坐标系在Unity中全部都是左手坐标系，而观察坐标系是右手坐标系（具体来说，x轴指向右，y轴指向上时，z轴指向相机的后方）。因此，当我们调用Camera.cameraToWorldMatrix以及Camera.worldToCameraMatrix进行空间转换时，要注意坐标轴方向不同带来的差异。
将顶点从世界空间变换到观察空间是顶点变换的第二步，参与变换的矩阵叫做观察矩阵，矩阵系数由摄像机Transform组件中的相关信息(position, rotation, scale)来决定。
要注意观察空间与裁剪空间的区分。
裁剪空间 (clip space) 裁剪空间的目的是对渲染图元进行裁剪，即舍去位于裁剪空间外部的图元，裁剪与裁剪空间相交的图元。
对于透视投影(Perspective Projection)，使用金字塔型视锥体进行裁剪。透视投影的投影矩阵如下：
对于正交投影(Orthographic Projection)，使用长方体视锥体进行裁剪。正交投影的投影矩阵如下：
关于投影矩阵的推导，我们可以从结果出发，即我们希望将原坐标归一化到处理后的坐标，需要进行一次坐标变换，这次坐标变换的变换矩阵就是上面给出的矩阵。
无论是透视投影还是正交投影，投影变换都可以看作是把顶点的x, y, z坐标进行不同程度的缩放（类似归一化），其中z坐标还涉及到一个平移，缩放的目的是为了方便裁剪。
此时，如果一个顶点在视锥体之内，那么变换后的坐标应该满足：
-w <= x <= w
-w <= y <= w
-w <= z <= w
屏幕空间 (screen space) 需要注意的是，投影矩阵变换实际上和投影没有关系，只是完成了裁剪。这里我们就要进行真正的投影，来把裁剪空间中的顶点变换到屏幕空间中，从而得到二维的屏幕坐标。
这一步的本质时进行一次齐次除法，就是使用齐次坐标的w分量去除x, y, z分量（对于正交投影，w分量始终等于1，因此相当于不做任何处理），对于透视投影，经过齐次出发后，原来的金字塔型视锥体会变成一个正方体（这和正交投影的结果一致）。
在这个对于两种投影方式都相同的正方体中（该正方体的两个端点分别为(-1, -1, -1)点和(1, 1, 1)点），顶点的坐标被称为归一化的设备坐标(Normalized Device Coordinates, NDC)，经过这一步后，我们就可以根据顶点的远近关系来绘制屏幕的图像了。
需要注意的是，NDC的x, y坐标范围是[-1, 1]，而Unity屏幕像素坐标范围是[0, 1]，因此这里要进行一次线性变换。
模型变换、观察变换与投影变换在Vertex Shader中通常串联成一个矩阵即MVP矩阵，用于把顶点从模型空间中直接转换到裁剪空间中。UnityObjectToClipPos(vertex)函数，输出为裁剪空间坐标
切线空间 (tangent space) 在处理法线贴图时，经常要用到切线空间，这是因为我们使用的法线贴图通常是在切线空间中绘制的。
切线空间是相对模型的某个定点而言的，即不同的顶点拥有不同的切线空间。
切线空间的坐标轴由顶点的法线(normal)、切线(tangent)和副切线(binormal)三条相互垂直的线组成。
图片来自《Unity Shader入门精要》