Coordinate spaces

Aynı sahne içinde «konum» birden fazla anlama gelir. mesh.position nesneyi sahne grafiğinde taşır; attribute vec3 position; geometry’nin yerel köşe koordinatıdır. Vertex shader bu ikisini matrislerle birleştirip gl_Position üretir — uzay karışınca model yerinde durur, uçar veya iç içe geçer ( Veri akışı · akış hataları).

Fragment shader çoğu ışık hesabını «dünya» veya «görüntü» uzayında yapar; bu yüzden normal çoğu zaman vertex’te dönüştürülüp varying ile taşınır. UV ve renk enterpolasyonu Interpolation konusunda kalır; burada yalnızca konum / normal uzayı.

Bu sayfa ne anlatır, ne anlatmaz?

Anlatır: model → view → clip zinciri; Three.js matris uniform’ları; gl_Position satırı; normalMatrix; uzaya özel hatalar. Anlatmaz: tam matris türevi ve perspektif projeksiyon formülü (ByteOmi / matematik köprüleri); varying bildirimi derinliği; pipeline donanım tablosu ( Shader pipeline).

Seri içindeki yer

Vertex / fragment serisi burada kapanır: Veri akışı → Shader pipeline → Interpolation → Coordinate spaces (bu sayfa). Önce «veri nereye akar?», sonra donanım, sonra karışım, en son «konum hangi uzayda çarpılıyor?».

Vertex shader’da tek bir köşe noktası, birkaç uzaydan geçerek ekrana giden üçgenin parçası olur. Zinciri ezberlemek yerine her adımda «şimdi hangi soruya cevap veriyorum?» diye okuyun — Holodepth isimleri Three.js ile uyumludur; özel materyalde de aynı uniform adları görülür.

Dört Kapı: Local → World → View → Clip

• Local / model — «Köşe mesh’in kendi gövdesinde nerede?» attribute vec3 position; geometry tamponundan gelir; ölçek ve şekil burada tanımlıdır ( §3).
• World — «Sahnedeki mutlak yer neresi?» Three.js mesh.position / rotation / scale bu dönüşümü günceller; shader’da modelMatrix uniform’u köşeyi dünya uzayına taşır.
• View / eye — «Kamera nereden bakıyor?» viewMatrix dünya noktasını kamera önüne alır. Pratikte çoğu örnek modelViewMatrix kullanır — iki adımı tek uniform’da birleştirir: modelViewMatrix = viewMatrix * modelMatrix ( §4).
• Clip — «Ekran / derinlik testine uygun koordinat nedir?» projectionMatrix perspektif veya ortografik projeksiyon uygular; vertex çıkışı gl_Position bu uzaya yakındır. Sonrasında raster ve enterpolasyon ( Interpolation · raster) devreye girer — konum ve UV ayrı kanallardır.

Tipik Satır: gl_Position

En sık görülen kalıp: gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(position, 1.0);

Okuma yönü sağdan sola düşünülür: önce vec4(position, 1.0) homojen köşe (yerel uzay), sonra modelViewMatrix ile kamera önüne, en son projectionMatrix ile clip’e. Matrisler solda, vektör sağda kalır — GLSL’de mat4 * vec4 sırası Operators konusundadır.

gl_Position taşıyıcı değildir; varying değildir — vertex’in zorunlu konum çıkışıdır ( Veri akışı · vertex çıkışı). Tam çarpım sırası, w bileşeninin perspektif bölünmesi ve NDC ayrıntısı ileride bu bölümde derinleştirilecek; şimdilik «her matris bir uzay kapısı» yeterlidir.

Ayrı Matrisler Ne Zaman?

modelMatrix ve viewMatrix’i ayrı kullanmak, dünya uzayında ışık / gölge veya nesne bazlı efekt yazarken gerekebilir — örneğin fragment’te dünya konumu için modelMatrix * vec4(position, 1.0) ayrı hesaplanır. Yalnızca standart mesh çizimi için modelViewMatrix + projectionMatrix çoğu zaman yeterlidir.

Genel vertex rolü GLSL giriş · vertex aşaması bölümünde de özetlenir. Aşağıdaki §3 yerel position attribute’unu, §4 Three.js uniform setini, §5 örnek kodu açar.

§2 zincirinin ilk kapısı buradadır: vertex shader’a giren position, henüz sahne veya kamera görmeyen yerel köşe koordinatıdır. Matrisler bu değeri dünya / görüntü / clip’e taşır — attribute içinde «dünya konumu» saklanmaz.

Geometry tamponu ve isim sözleşmesi

Attribute vec3 position; shader bildirimidir; veri BufferGeometry üzerindeki position attribute tamponundan gelir. İsimler eşleşmelidir — Three.js’te farklı kanal adı kullanırsanız shader’a ulaşmaz ( Uniforms · attribute, Attributes & buffer’lar).

Her vertex invokasyonu tampondan bir köşe satırı okur; değer draw call boyunca attribute olarak sabitlenir, uniform gibi paylaşılmaz
( Veri akışı · taşıyıcılar). Köşeden köşeye farklı position normaldir — mesh’in şekli burada kodlanır.

Nesne dönüşümü ≠ köşe koordinatı

Sık karışıklık: mesh.position (ve rotation, scale) tüm nesneyi sahne grafiğinde taşır; position attribute’u ise geometry’nin kendi gövdesindeki noktadır. Sahne tarafında nesneyi hareket ettirirsiniz; shader’da bunun karşılığı modelMatrix uniform’udur — attribute’a mesh.position yazılmaz ( Veri akışı · akış hataları, §8).

Vertex’te doğru kalıp: gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(position, 1.0); — position yerel kalır, dönüşüm matrislerle gelir. Nesneyi shader içinde position + vec3(...) ile kaydırmak yerine ya sahne grafiğini ya da modelMatrix uniform’unu güncelleyin
( §4).

Kaynak: DCC export ve procedural mesh

Blender, Maya vb. export edilen mesh’ler köşeleri genelde model / yerel uzayda getirir — bu yüzden import sonrası mesh.position ile sahneye yerleştirirsiniz. Three.js PlaneGeometry, BoxGeometry, SphereGeometry de aynı mantıkla köşeleri yerel uzayda üretir; merkez ve boyut parametreleri geometry oluşturulurken tampona yazılır.

Özel tampon ( Custom buffer geometry) yazarken de «bu array hangi uzayda?» sorusunu baştan netleştirin — çoğu zaman yerel mesh uzayıdır; dünya koordinatı attribute’a gömülmez, modelMatrix ile taşınır.

Sonraki adımlar

Vertex shader’ın işi: bu yerel noktayı §2 zinciriyle dünya / görüntü / clip’e taşımak ve gl_Position yazmak. Normal ve UV ayrı attribute kanallarıdır; konumla aynı uzayda olmak zorunda değildir — normal normalMatrix ile ayrı dönüştürülür (§6). Aşağıdaki §4, matris uniform setini; §5 standart vertex örneğini gösterir.

§3 yerel position attribute’unu tanımladı; bu bölüm onu uzaylar arası taşıyan mat4 uniform’larını shader dosyasında nasıl okuyacağınızı sabitler. Başlıkta «Three.js» geçmesi, Holodepth örneklerindeki isim sözleşmesi içindir — kamera kurulumu, Camera API’si veya Matrix4 JavaScript ayrıntısı bu sayfada yoktur; odak GLSL tarafındaki uzay zinciridir.

ShaderMaterial ve çoğu built-in materyal, vertex shader’a aşağıdaki matris uniform’larını otomatik enjekte eder — GLSL dosyasında isimler bire bir aynıdır. Sizin işiniz motorun matrisi nasıl hesapladığını ezberlemek değil; vertex satırında hangi uniform’un hangi uzay kapısını kapattığını bilmektir.

ModelMatrix — Nesne → Dünya

uniform mat4 modelMatrix; yerel position attribute’unu ( §3) dünya uzayına taşır. Sahne grafiğinde nesneyi taşıdığınızda güncellenen dönüşüm burada okunur; köşe tamponuna eklenmez.

Vertex’te dünya konumu gerekiyorsa: vec4 worldPos = modelMatrix * vec4(position, 1.0); — sonrasında varying veya ayrı hesap ile fragment’e taşınabilir. Standart çizimde bu adım çoğu zaman modelViewMatrix içinde gizlidir.

ViewMatrix — Dünya → Kamera

uniform mat4 viewMatrix; dünya uzayındaki noktayı kamera / görüntü uzayına alır. Tek başına konum satırında daha seyrek görülür; pratikte modelViewMatrix model ve view adımlarını birleştirir.

Ayrı kullanım, kamera ve nesne dönüşümlerini shader içinde farklı kombinlemek istediğiniz özel efektlerde anlamlıdır; günlük materyal yazımında ikinci plandadır.

ModelViewMatrix — Birleşik Model + View

uniform mat4 modelViewMatrix;, kabaca viewMatrix * modelMatrix çarpımının hazır halidir — konum için en sık kullanılan uniform’dur. Tipik çarpım: modelViewMatrix * vec4(position, 1.0) ( §2 · gl_Position).

«Önce model sonra view» mantığı bu tek matriste paketlenmiştir; vertex’te ayrı ayrı çarpmak yerine motorun gönderdiği birleşik değeri okumak hem kısadır hem hatası azaltır.

ProjectionMatrix — Görüntü → Clip

uniform mat4 projectionMatrix; kamera önündeki noktayı clip uzayına yakın temsile projekte eder — perspektif veya ortografik kamera ayarına bağlıdır. Vertex’te genelde son çarpandır; çıktı gl_Position’dır ve raster buna göre aday piksel seçer.

Tam satır: gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(position, 1.0); — projeksiyon «ekran perspektifi» katmanıdır; UV veya renk bu matristen geçmez.

NormalMatrix — Normal İçin Ayrı Yol

uniform mat3 normalMatrix; konum matrisinin kopyası değildir; attribute vec3 normal; yön vektörlerini dönüştürmek için türetilmiştir. Türü mat3’tür — normal §6’daki kalıpta ( §6) kullanılır.

Konum için normalMatrix, view için modelViewMatrix kullanmak yaygın bir karışıklıktır; her attribute kendi uzay dönüşümünü izler.

Draw Call Boyunca Sabit; Enterpolasyon Yok

Tüm matris uniform’ları draw call başına bir kez bağlanır — aynı mesh çizimindeki her köşe ve fragment invokasyonu aynı projectionMatrix, aynı modelViewMatrix değerini görür. Raster köşeler arasında matris karıştırmaz ( Interpolation · uniform karışmaz).

Uniform bildirim kuralları Uniforms · uniform konusundadır. Kamera veya nesne hareket ettiyse matrisler bir sonraki render öncesi güncellenmiş olmalıdır ( Veri akışı · draw call öncesi).

Tekrar Çarpım Tuzağı

Özel uniform eklerken «bu matris hangi uzayı birleştiriyor?» sorusunu sorun. Sık hatalar:

• projectionMatrix * projectionMatrix * … — projeksiyon iki kez uygulanır.
• modelViewMatrix varken ayrıca modelMatrix ile tekrar çarpmak — dünya adımı iki kez işlenir.
• Konum için normalMatrix kullanmak — yanlış uzay; normal §6’daki kalıpta kalır.

Güvenli yol: Three.js’in verdiği isimleri ve §2’deki tek satırlık kalıbı kopyalayıp yalnızca ihtiyaç duyduğunuz ek uniform’ları (zaman, doku) eklemek.

Ayrı Model + View Ne Zaman?

Shader’da modelMatrix ve viewMatrix’i ayrı tutmak, dünya uzayında hesap gerektiğinde anlamlıdır — örneğin vertex’te
vec4 worldPos = modelMatrix * vec4(position, 1.0); yazıp varying ile fragment’e taşımak. Yalnızca «mesh’i ekrana çiz» hedefi için modelViewMatrix + projectionMatrix yeterlidir ( §2 · ayrı matrisler).

RawShaderMaterial Notu

RawShaderMaterial kullanıyorsanız bu matris uniform’ları otomatik gelmez — vertex shader’da bildirmeniz ve JavaScript tarafında beslemeniz gerekir. Holodepth vertex / fragment örnekleri varsayılan Three.js isim setini gösterir; motor API’si GLSL giriş (Three.js) konusundadır, burada yalnızca «shader’da hangi isim, hangi uzay?» sabitlenir.

Aşağıdaki §5, bu uniform’ların tamamını içeren standart vertex örneğini gösterir.

Aşağıdaki kalıp, konum uzayını tek satırda toplar. UV taşıma Interpolation · UV örneği ile birleştirildiğinde tam materyal iskeleti oluşur.

attribute vec3 position;
attribute vec3 normal;
attribute vec2 uv;
uniform mat4 modelViewMatrix;
uniform mat4 projectionMatrix;
uniform mat3 normalMatrix;

varying vec2 vUv;
varying vec3 vNormal;

void main() {
  vUv = uv;
  vNormal = normalize(normalMatrix * normal);
  gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(position, 1.0);
}

Konum position ve modelViewMatrix ile clip’e gider ( §2, §5). Normal ayrı bir yoldur: attribute vec3 normal; yerel yüzey yönüdür; ışık ve yansıma hesapları çoğu zaman dünya veya görüntü uzayında yapılır — bu yüzden normalMatrix uniform’u ( §4 · normalMatrix) devreye girer.

Vertex Kalıbı: Dönüştür, Normalize Et, Taşı

Tipik satır: vNormal = normalize(normalMatrix * normal); — önce uzay dönüşümü, sonra birim uzunluk. normalize enterpolasyondan önce veya sonra tartışılır; pratikte vertex’te normalize edip varying ile göndermek yaygındır. Fragment’te dot(vNormal, lightDir) gibi hesaplar bu enterpolasyonlu yönü kullanır ( Interpolation, Built-in · vektör).

normal attribute’unu fragment’te doğrudan okuyamazsınız — akış attribute → varying → raster → varying ( Veri akışı · taşıyıcılar). Konum kanalı ile karıştırmayın; UV ayrı kanaldır.

Yerel Normal, Dünya Işığı

Fragment’te dot(normal, uLightDir) yazmak, yerel normali dünya uzayındaki ışık vektörüyle karşılaştırmaktır — sonuç yanlış veya kameraya bağlı «kayar» görünür. Işık yönü hangi uzaydaysa normal de o uzayda olmalıdır; vertex’te normalMatrix bu eşleştirmeyi sağlar.

Ters ölçek (scale negatif eksen) gibi durumlarda normalMatrix özellikle önemlidir — konum matrisinin üst 3×3’ünü kopyalamak yeterli değildir. Ayrıntılı türev (ters çevrim üst 3×3) ileride bu bölümde açılacak; şimdilik pratik kural: motorun gönderdiği uniform mat3 normalMatrix; değerini kullanın; elle modelMatrix ile aynı sanmayın.

Fragment’te Tüketim

vNormal enterpolasyonlu geldikten sonra fragment’te çoğu zaman tekrar normalize(vNormal) uygulanır — üçgen içi karışım uzunluğu bozulmuş olabilir. Işık modeli bu sayfada derinleştirilmez; uzay eşleşmesi sağlandıysa materyal formülünüz çalışır.

§4 · projectionMatrix vertex’te son çarpandır; çıktı gl_Position’dır. Bu bölüm, konum zincirinin GPU’ya bıraktığı zorunlu çıkış ile raster / enterpolasyon arasındaki sınırı netleştirir — UV ve normal bu kanaldan gitmez.

gl_Position: Konum Çıkışı, Taşıyıcı Değil

gl_Position vertex shader’ın zorunlu çıkışıdır; attribute, uniform veya varying değildir ( Veri akışı · vertex çıkışı). Rasterizer hangi piksellerin üçgene aday olduğunu buna göre belirler — «ekran nerede?» sorusunun cevabı burada kodlanır.

vUv, vNormal ayrı varyings’lerdir; gl_Position onları taşımaz. Enterpolasyon yalnızca varying kanallarında çalışır ( Interpolation · girdi ve çıktı).

W Bileşeni ve Perspektif

gl_Position bir vec4’tür; w bileşeni perspektif bölünmede rol oynar. Derinlik testi ve perspektif enterpolasyon (UV’nin uzak köşede sıkışması gibi) bu değere bağlıdır — çoğu zaman hata değil, projeksiyonun doğal sonucudur ( Interpolation · perspektif).

Clip uzayı, NDC ve ekran pikseli dönüşümünün matematiği ileride bu bölümde derinleştirilecek. Shader yazarken §2’deki tek satırlık kalıbı doğru uygulamak çoğu uygulama için yeterlidir.

Raster Sonrası

gl_Position işlendikten sonra pipeline rasterize eder; fragment shader renk ve derinlik üretir — tam adım listesi Shader pipeline konusundadır. Uzay serisi burada kapanır; sonraki §8 yaygın karışıklıkları özetler.

Aşağıdaki liste konum ve normal uzayı karışıklıklarını vurgular — doğru taşıyıcı ama yanlış uzay. «uv fragment’te yok» veya «varying unuttum» gibi akış hataları Interpolation · hatalar ve Veri akışı · hatalar bölümlerinde kalır.

• mesh.position ile position attribute’unu aynı sanmak — biri sahne düğümü (→ modelMatrix), biri geometry köşesi (→ attribute). Düzeltme: sahne grafiğinde taşı veya §2 kalıbını kullan ( §3).
• Normali dönüştürmeden dot(normal, lightDir) — yerel normal, dünya ışığı ile karşılaştırılır. Düzeltme:
  vNormal = normalize(normalMatrix * normal); ( §6).
• Yanlış matrisle gl_Position — model kaybolur, devasa görünür veya ters döner. Düzeltme: §2’deki
  projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4(position, 1.0) sırasını ve isimleri kopyalayın ( §4 · tekrar çarpım).
• Matris çarpım sırasını ters yazmak — zincir bozulur. Düzeltme: Three.js uniform isimlerini olduğu gibi kullanın; elle yeniden sıralamayın.
• Ölçekli veya aynalı ölçekte normalMatrix atlamak — aydınlatma yamuk, içe dönük görünür. Düzeltme: uniform mat3 normalMatrix; ( §4).
• gl_Position ile varying karıştırmak — konum çıkışı ayrı kanal; UV/normal varying ile taşınır ( §7).

Hızlı Kontrol Listesi

Şüphede iki soru: (1) Bu vektör hangi uzayda tanımlı? (2) Hedef uzayda hangi matris / varying gerekli? Konum için §2 kalıbı; normal için §6 kalıbı; taşıyıcı zinciri için Veri akışı özeti. Vertex / fragment serisi bu sorularla kapanır — geniş GLSL bağlamı için GLSL giriş (Three.js).