为啥是模型视图矩阵？

Posted 2023-02-22

【中文标题】为啥是模型视图矩阵？

【英文标题】：why the modelview matrix?为什么是模型视图矩阵？

【发布时间】：2014-04-25 10:30:00

【问题描述】：

如果这是一个愚蠢的问题，我很抱歉，但我一直想知道为什么有这么多示例顶点着色器，其中包含模型视图矩阵。在我的程序中，我有以下情况：

投影矩阵几乎不会改变（例如，在调整应用窗口大小时）并且它是独立的，这很好， 模型矩阵经常变化（例如模型上的变换）， 视图矩阵也经常变化（例如，改变观察方向、四处走动……）。

如果我要在顶点着色器中使用模型视图矩阵，我必须在 CPU 上执行矩阵乘法并上传单个矩阵。另一种方法是上传模型和视图矩阵并在 GPU 上进行乘法运算。关键是，视图矩阵不一定与模型矩阵同时发生变化，但如果使用模型视图矩阵，则必须执行 CPU 乘法和上传，只要它们中的任何一个发生变化。为什么不使用单独的视图矩阵和模型矩阵来实现快速 GPU 乘法，并可能大致相同数量的 GPU 矩阵上传？

【问题讨论】：

当我想减少 javascript 中矩阵数学的数量时，我已经在 webgl 中完成了此操作，因此在某些情况下它是有意义的。

【参考方案1】：

因为在顶点着色器中将矩阵相乘会使 GPU 对进入其中的每个顶点进行完整计算（请注意，最近的 GLSL 编译器会检测到乘积在所有顶点上是一致的，并且可能会移开计算GPU 到 CPU）。

此外，在执行单个 4×4 矩阵计算时，CPU 的性能实际上优于 GPU，因为没有数据传输和命令队列开销。

GPU 计算的一般规则是：如果它在所有顶点上是一致的，并且您可以轻松地在 CPU 上进行预计算，那么就在 CPU 上进行。

【参考方案2】：

因为每个模型只需要计算一次 MV 矩阵。如果您将两者分别上传到 GPU，它将对每个顶点进行计算。

现在可能是，如果您受 CPU 限制，那么它仍然是性能提升，因为即使您添加（可能）1000 次额外的矩阵乘法，您也会将它们推离 CPU，但我认为一种优化而非标准技术。

【讨论】：

驱动程序可能会优化着色器中的乘法，并在每次绘制调用时在 CPU 中执行一次

@ratchetfreak：是的，这是可能的，一些司机会这样做。但是，如果您的最终目标是性能，则不应依赖它。