任何坐標(biāo)系，都是用來描述物體的運(yùn)動(dòng)軌跡拂募，在游戲中會(huì)經(jīng)常使用坐標(biāo)系庭猩，它們大部分是為了計(jì)算物體的位置、距離和角度陈症。

二維坐標(biāo)系

坐標(biāo)系的專業(yè)名稱叫做笛卡爾坐標(biāo)系蔼水，它分為二維笛卡爾坐標(biāo)系和三維笛卡爾坐標(biāo)系（以下簡(jiǎn)稱坐標(biāo)系），二維坐標(biāo)系由原點(diǎn)录肯、X軸和Y軸組成趴腋。在游戲領(lǐng)域，二維坐標(biāo)系主要在屏幕空間映射時(shí)會(huì)使用到论咏，它分為兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：OpenGL和DirectX优炬，它們之間最大的區(qū)別在于對(duì)原點(diǎn)和Y軸的位置定義不同。OpenGL標(biāo)準(zhǔn)原點(diǎn)在左下角厅贪，Y軸正軸朝上蠢护；而DirectX標(biāo)準(zhǔn)原點(diǎn)在左上角，Y軸正軸朝下养涮。

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三維坐標(biāo)系

三維坐標(biāo)系由原點(diǎn)葵硕、X軸、Y軸和Z軸組成贯吓，坐標(biāo)軸之間兩兩互相垂直相交懈凹。三個(gè)坐標(biāo)軸又叫做坐標(biāo)系的基矢量，如果坐標(biāo)軸長(zhǎng)度都為1宣决，那么這樣的基矢量被稱為標(biāo)準(zhǔn)正交基蘸劈，正交這個(gè)詞我們經(jīng)常聽見，它其實(shí)就是表示互相垂直的意思尊沸。

三維坐標(biāo)系在游戲引擎威沫、建模軟件中經(jīng)常使用，它的情況要比二維坐標(biāo)系更加復(fù)雜洼专。不同的軟件棒掠，采用的三維坐標(biāo)系朝向都可能有所不同，有的是Y軸朝上屁商，有的是Z軸朝上烟很，雖然朝向各有所不同，但總的可分為兩大類：左手坐標(biāo)系和右手坐標(biāo)系蜡镶。任何軟件使用的三位坐標(biāo)系雾袱，總是可以通過旋轉(zhuǎn)來判斷出它是左手坐標(biāo)系還是右手坐標(biāo)系。

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游戲中向前官还、向右等方向的描述芹橡，和游戲引擎使用的坐標(biāo)系有很大的關(guān)系。不同的游戲引擎望伦，前后方向都很可能是相反的林说，所以明確坐標(biāo)系的類型非常重要煎殷。

另外一個(gè)就是旋轉(zhuǎn)方向問題。以鐘表為例腿箩，順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)大家都能分清楚吧豪直。對(duì)于左手坐標(biāo)系而言，它旋轉(zhuǎn)的正方向是順時(shí)針珠移，而右手坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的正方向是逆時(shí)針弓乙。大家可以通過左右手法則，來確定旋轉(zhuǎn)的正方向钧惧。以左手坐標(biāo)系為例唆貌，伸出左手，拇指豎直垢乙，其他手指微握锨咙，微握的方向就代表左手坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的正方向。右手坐標(biāo)系同樣如此追逮。

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各種空間概念

游戲開發(fā)中經(jīng)常會(huì)聽到各種空間酪刀，什么模型空間、世界空間钮孵、觀察空間和屏幕空間骂倘，它們到底是什么意思呢？

模型空間

模型空間又叫對(duì)象空間或者局部空間巴席，每個(gè)模型自身就是一個(gè)坐標(biāo)系历涝，在編寫shader時(shí)我們說的頂點(diǎn)坐標(biāo)，其實(shí)是模型上的點(diǎn)相對(duì)于模型空間的原點(diǎn)而言的漾唉。模型的原點(diǎn)是可以在三維軟件自定義的荧库。

以3dsMAX為例小槐，它可以通過調(diào)整軸來修改原點(diǎn)位置践瓷，原點(diǎn)一旦修改，模型導(dǎo)出后肩民，各頂點(diǎn)的坐標(biāo)也會(huì)發(fā)生改變般此。

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模型導(dǎo)出成obj格式后蚪战，用記事本打開，可以看到各個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)铐懊。Y軸為0邀桑，表示的是長(zhǎng)方體底面的四個(gè)頂點(diǎn)。因?yàn)?dsMAX創(chuàng)建的長(zhǎng)方體科乎，默認(rèn)以底面中心作為長(zhǎng)方體模型空間的原點(diǎn)壁畸。

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世界空間

世界空間是一個(gè)絕對(duì)位置耻台，它描述的是一個(gè)宏觀的大空間，而且他的坐標(biāo)軸方向使不會(huì)發(fā)生變化的空另。這個(gè)很好理解盆耽，但在一些情況下，模型空間位置會(huì)等于世界空間扼菠，這取決于物體本身的層次結(jié)構(gòu)摄杂。

如果物體本身沒有父節(jié)點(diǎn)，那么這個(gè)物體的模型空間位置會(huì)等于世界空間位置循榆；

如果物體本身有父節(jié)點(diǎn)匙姜，那么物體的位置是指相對(duì)于父節(jié)點(diǎn)模型空間而言的；

如果物體從父節(jié)點(diǎn)移出冯痢，此時(shí)物體的位置會(huì)被自動(dòng)轉(zhuǎn)換成世界空間坐標(biāo)氮昧；

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再來說說觀察空間，觀察空間又叫相機(jī)空間浦楣，它是以攝像機(jī)為原點(diǎn)的空間袖肥，攝像機(jī)所在的位置就是觀察空間的原點(diǎn)。正因?yàn)槿绱苏窭停^察空間的坐標(biāo)系往往和世界坐標(biāo)椎组、模型坐標(biāo)是相反的。

屏幕空間

其他三個(gè)空間都是三維坐標(biāo)系历恐，而屏幕空間是一個(gè)二維空間寸癌，觀察空間向屏幕空間轉(zhuǎn)換专筷，就叫做投影。但它們之間還有一次轉(zhuǎn)換蒸苇，叫做裁剪空間轉(zhuǎn)換磷蛹。

裁剪空間

模型能否被渲染，取決于相機(jī)的是視野范圍溪烤，這通過相機(jī)的視錐體來定義味咳，視錐體類似于一個(gè)梯形空間，通過設(shè)置最近距離檬嘀、最遠(yuǎn)距離以及視野角度來定義視錐體的范圍槽驶。模型只有在視錐體范圍內(nèi)才能被渲染。

觀察空間經(jīng)過一個(gè)透視投影的操作鸳兽，將所有頂點(diǎn)變換到裁剪空間內(nèi)掂铐，視錐體作為裁剪空間的一部分，決定了相機(jī)可以看到的空間揍异，裁剪空間的存在堡纬，是為了方便對(duì)圖元進(jìn)行裁剪。

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