【基础】为何odd negative scaling会导致Unity动态合批失败？_getoddnegativescale

首先解释一下什么是odd negative scaling，假设一个物体transform的scale为$(a,b,c)$，如果$$a\ast b\ast c<0$$那么该物体就具有odd negative scaling，即奇数个负缩放轴。例如$(-1,1,1)$和$(-1,-1,-1)$都是odd negative scaling，$(-1,-1,1)$则不是。

根据Unity文档的说明，具有odd negative scaling的物体是不可以被动态合批的。更准确地说，多个具有odd negative scaling的物体是可以被合批的，但是具有odd negative scaling的物体和不具有odd negative scaling的物体之间是无法合批的。

为什么一个简单的缩放就能够导致合批失败呢？首先无法动态合批的原因通常都是发生了render states的改变。因为动态合批是需要把多个物体合并到1个Draw Call中去的，所以被动态合批的物体必须具有相同的render states。

也就是说，渲染具有odd negative scaling的物体和渲染不具有odd negative scaling的物体，必然有render states的不同，这个不同的点在OpenGL中叫做glFrontFace，在DirectX中叫做D3DRS_CULLMODE，它的两种选择CW和CCW，分别表示顺时针和逆时针，决定了如何通过三角面顶点的环绕顺序(winding order)得到三角面的法线。

假设在Unity中，如上图左侧，有一个$scale(1,1,1)$的三角形，其顶点环绕顺序为$0\to 1\to 2$。左手四指顺着顶点环绕方向，大拇指则指向面法线的方向，垂直屏幕向外。

接下来我们将这个三角形缩放为$scale(-1,1,1)$，如上图右侧。此时如果用同样的方式去计算法线，右侧三角形的法线应该是垂直屏幕向内，朝向我们的变成了三角形的背面。

但实际上只要打开Unity试一试就知道，如果我们把一个三角形这样子缩放，原本朝向我们的正面仍然是正面，并没有发生改变。这是因为Unity在渲染左侧三角形时，采用了CW的方式计算法线，而在渲染具有odd negative scaling的右侧三角形时，采用了CCW的方式判断面法线，其结果是和CW相反的。换句话说，对于具有odd negative scaling的物体，Unity通过CCW的模式翻转了面法线。

那么Unity为什么要这样做呢？我的理解是因为这种方式让scale操作更加符合操作者的直觉。不仅Unity这样做，在建模软件中也有类似的做法。如上图的三角形，我们横向/竖向地拉伸scale至负值，面法线永远保持垂直屏幕向外；如果我们在垂直屏幕的方向上给它一个负的scale，它的法线就会翻转。这些结果非常符合直觉，而且方便使用。

要验证这一点也很容易，在场景中摆放一个具有odd negative scaling的物体和一个不具有odd negative scaling的物体，用RenderDoc抓帧，在Rasterizer栏下的FrontCCW项就是我们所说的状态。可以看到在绘制这两个物体时该状态是不同的。

总结一下，odd negative scaling会导致glFrontFace/D3DRS_CULLMODE状态的改变，因此不能与不具有odd negative scaling的模型一同动态合批。