BlueRoseNote/03-UnrealEngine/Rendering/RenderingPipeline/UE5大世界坐标转换.md

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Untitled	2024-08-11 14:30:00			⭐

前言

• 官方文档:https://dev.epicgames.com/documentation/zh-cn/unreal-engine/large-world-coordinates-rendering-in-unreal-engine-5
• 相关代码文件：
  • LargeWorldCoordinates.ush
  • Math/DoubleFloat.ush（UE5.3不存在）
  • DoubleFloat.h（UE5.3不存在）

相关HLSL类型

HLSL类型	说明
FDFScalar FDFVector2/3/4	这些类型是float1/2/3/4的更高精度对应项。在内部由两个floatN矢量构成：High和Low。
FDFMatrix	类似于float4x4，但包含一个额外的float3 PreTranslation坐标。将矢量乘以此类型时，该矢量会首先使用PreTranslation进行转译，然后再应用float4x4矩阵。此类型适合变换为世界空间（LocalToWorld）。
FDFInverseMatrix	类似于float4x4，但包含一个额外的float3 PostTranslation坐标。将矢量乘以此类型时，该矢量会在应用float4x4矩阵之后使用PostTranslation进行转译。此类型适合变换为世界空间（LocalToWorld）。

运算符带有前缀"DF"，并有多种变体，可平衡精度和性能。变体在函数名称中用前缀或后缀来标记。例如：

• DFFast* 是一个后缀。例如， DFFastAdd 是一个后缀变体。此函数更快，但精度更低。使用此变体可获得最高速度，但会牺牲精度。对于基础运算符，每个函数的文档中都提供了论文参考资料，给出了关于其精度极限的详细说明。
• DF*Demote 是一个前缀。例如，DFFastAddDemote是一个前缀变体。此变体会返回32位结果，而不是双精度值。DF*Demote 的函数可用，且类似于 LWCToFloat 函数。使用 DF*Demote 函数可免除不必要的计算，效率更高。这是首选的截断方法。

FLWCVector及相关类型

在虚幻引擎中，有多个复合类型使用专用于大型世界坐标的不同底层数学类型结构。 这些类型带有"FLWC"前缀，可在 LargeWorldCoordinates.ush 源文件中找到。大部分着色器现在使用DoubleFloat类型。但是，一些系统仍使用FLWC类型。 可用的HLSL类型有：

HLSL类型	说明
FLWCScalar FLWCVector2/3/4	这些类型类似于float1/2/3/4，但是，它们包含额外的图块坐标。因此，FLWCVector2由float2图块和float2偏移组成。表示的值由以下公式计算：图块 * TileSize + 偏移，其中TileSize表示一个被定义为256k的常量值。
FLWCMatrix FLWCInverseMatrix	这些类型类似于float4x4，但是，它们都包含额外的float3图块坐标。
FLWCMatrix	乘以矩阵后将图块坐标添加到结果。
FLWCInverseMatrix	在乘以矩阵之前添加图块坐标。
FLWCMatrix	此类型适合变换为世界空间（LocalToWorld）。
FLWCInverseMatrix	此类型适合从世界空间进行变换（WorldToLocal）。
LWCAdd 或 LWCRsqrt 等运算可以在这些类型上执行。接受LWC输入值的运算将返回LWC输出（ LWCAdd ），而其他运算会返回常规浮点输出（ LWCRsqrt ）。将坐标变小的运算提供了返回常规浮点的途径。

FLWC类型提供的精度相较于DoubleFloat库更低。对于靠近图块边缘的矢量，固定图块大小意味着 图块（Tile） 组件中的位不被使用，而 偏移（Offset） 只能存储截断的坐标。在虚幻引擎5.4之前，这会导致物体在世界中移动时精度时高时低，主要表现为物体抖动和振动。DoubleFloat数学类型通过删除固定大小解决了该问题，因为无论值的量级如何，这两个组件始终会存储尽可能高的精度。这在概念上类似于定点与浮点算术之间的差异。

材质

基于坐标的世界空间位置节点（例如WorldPosition、Object、Camera、Actor和Particle）以及TransformPosition节点会使用LWC类型的输出，因此这些Input节点输出类型改变后续计算节点类型。 可以考虑将这些节点的 世界位置原点类型（World Position Origin Type） 属性设置为使用 摄像机相对世界位置（Camera Relative World Position） 实现最优精度和性能。（LWC => float)

从UE4到UE5的转换指南

View & ResolvedView =>PrimaryView

着色器代码中的许多变量已被切换为LWC变体。以下似乎一些重要的示例：

• SceneData.ush 、 FPrimitiveSceneData 和 FInstanceSceneData 有各种更新的矩阵和位置矢量。
• 光源位置和反射捕获位置。
• 全局摄像机统一数据更改了各种矩阵和偏移（例如PreViewTranslation）。例如，在SceneView和FNaniteView中。

TranslatedWorldSpace是虚幻引擎着色器中使用的现有引擎概念。它在之前旨在通过相对于摄像机原点工作来提高精度。但是，此行为对LWC很有用，因为在TranslatedWorldSpace中运行时，可以使用浮点数。我们建议不要将WorldPosition转换为双精度值，而是重构函数以改用转译的世界空间，这会带来出色的性能，同时保留高精度。例如：

		float3 TranslatedWorldPosition = mul(Input.LocalPosition, PrimaryView.LocalToTranslatedWorld);