Opengl 最简单光照模型中的光照方向及其变换

所以，在我的OpenGL学习任务中，我学习了基本的照明

想象一下这个最简单的照明模型。每个顶点都有一个位置、颜色和法线。着色器获取ModelViewProjection矩阵（MVP）、Modelview矩阵（MV）和法线矩阵（N），计算为（MV-1）T，以及LightColor和LightDirection。顶点着色器执行照明计算-片段着色器仅输出插值颜色

现在，在我遇到的每一个关于这个主题的教程中，我都看到两件让我困惑的事情。首先，光照方向已经假定在眼睛坐标中。其次，输出颜色计算为

max(0, dot(LightDirection, N * normal))*LightColor*Color;

我希望光的方向应该先反转，也就是说，我认为正确的公式是

max(0, dot(-LightDirection, N * normal))*LightColor*Color;

似乎假定光的方向实际上与实际光流的矢量相反

Q1：这个模型中的光照方向被假定为无限远光源的矢量，而不是光照方向的矢量，这是某种既定的惯例吗？或者这不是一个主要问题，只是碰巧在我的教程中遇到了这样的假设

问题2：如果LightDirection在世界坐标而不是眼睛坐标中，是否应使用法线矩阵或modelview矩阵将其转换为眼睛坐标

谢谢你澄清这些事情

Q1：这个模型中的光方向是无限远光源的矢量，而不是光方向的矢量，这是某种既定的惯例吗？或者这不是一个主要问题，只是碰巧在我遇到的教程中是这样假设的

在固定功能OpenGL中，当提供灯光位置时，第四个参数确定灯光是方向性的还是位置性的。在平行光的情况下，提供的矢量指向（无限远的）光源

在位置光源的情况下，光方向按顶点计算为

LightDirection=LightPosition-vertexosition

——为了简单起见，此计算在眼睛坐标中完成

问题2：如果LightDirection在世界坐标而不是眼睛坐标中，是否应使用法线矩阵或modelview矩阵将其转换为眼睛坐标

在固定函数OpenGL中，通过

glLighti

提供的灯光位置由调用时的当前modelview矩阵转换。如果灯光是位置性的，则会通过通常的modelview矩阵进行变换。如果是平行光，则使用法线矩阵

这个模型中的光方向是无限远光源的矢量，而不是光方向的矢量，这是某种既定的惯例吗？或者这不是一个主要问题，只是碰巧在我遇到的教程中是这样假设的

都不是。这里有多种灯光

平行光表示从场景的角度看无限远的光源。它由向量方向表示

位置光源表示在场景空间中具有位置的光源。它由一个向量位置表示

这取决于着色器使用的照明模型。实际上，您可以有一个平行光和几个点光源，所有这些都会影响同一个模型。这取决于你

您看到的教程只是使用了平行光。尽管他们可能至少应该提到平行光近似

如果LightDirection在世界坐标而不是眼睛坐标中，是否应使用法线矩阵或modelview矩阵将其转换为眼睛坐标

都不是。如果灯光的方向在世界坐标中，那么您也需要将法线转换为世界坐标。在什么空间进行照明并不重要（尽管在剪辑空间或其他非线性后投影空间中进行照明相当困难）；重要的是一切都在同一个空间

默认的OpenGL modelview矩阵按照它所说的做：它从一个模型空间转到另一个视图空间（眼睛空间）。它穿过世界空间，但不停在那里。默认的OpenGL法线矩阵只是modelview矩阵的逆转置。所以它们都不能把你带到世界空间

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一般来说，由于某些原因，您不应该在世界空间中进行照明（或GPU上的任何其他操作）。为了在世界空间中进行照明，需要将矩阵转换为世界空间。我的建议是：将光线方向放在眼睛空间，将世界空间留给CPU代码。

非常感谢，datenwolf。关于你对问题2的回答：平行光与法线矩阵相乘是因为没有必要与modelview相乘，还是因为与modelview相乘会产生错误的结果？名称“法线矩阵”有点误导。我最好叫“方向变换矩阵”。这就是（M^-1）^T的特殊之处：适用于方向，而不是位置。Lighthouse 3D有一篇关于它的优秀文章@datenwolf在实现光线跟踪器时，我记得使用光线球体相交实现光线椭球相交。如果通过

M

将球体

s

变换为椭球体

e

，而不是进行

r-e

相交，我将光线变换为，

r'=rM⁻CharStyle

和did

r'-s

交叉口。但是

transformRay

函数只有在我应用时才给出正确的输出