Opengl 法线映射，如何变换向量

在顶点着色器中，我们通常创建TBN矩阵：

vec3 n = normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal);
vec3 t = normalize(gl_NormalMatrix * Tangent.xyz);
vec3 b = normalize(gl_NormalMatrix * Bitangent.xyz);
mat3 tbn = mat3(t, b, n);

该矩阵将顶点从切线空间变换到眼睛/摄影机空间

现在，对于法线贴图（在正向渲染中完成），我们有两个选项：

逆tbn矩阵并变换

光向量

和

查看方向

，然后将这些向量发送到片段着色器。之后，这些向量在切线空间中。

• 这样，在片段着色器中，我们只需要从法线贴图读取法线。由于此类法线位于切线空间中（根据“定义”），因此它们与变换后的

  光向量

  和

  视图方向

  匹配
• 这样，我们在切线空间中进行灯光计算

将

tbn

矩阵传递到片段着色器中，然后通过该矩阵变换从法线贴图读取的每个法线。这样我们就可以将这种法线转换为视图空间。

• 这样我们可以在眼睛/相机空间中进行光线计算

选项1似乎更快：我们在顶点着色器中有大多数变换，只有一个从法线贴图读取

选项2要求通过TBN矩阵从法线贴图转换每个法线。但这似乎有点简单

问题：

哪种选择更好

是否有任何性能损失？（也许纹理读取将“覆盖”进行矩阵变换的成本）

---

哪个选项更常用？

我现在就告诉你这一点-取决于你的应用程序，选项1甚至可能不可能

在延迟着色图形引擎中，必须在片段着色器中计算光向量，这排除了选项1。当需要在延迟着色中进行照明时，您也无法保持TBN矩阵不变，因此在构建法线G缓冲区之前，您会将法线转换为世界空间或视图空间（这不再经常受到欢迎）（TBN矩阵的计算可以在顶点着色器中完成，并以

平面mat3

的形式传递给片段着色器）。然后使用基础对法线贴图进行采样，并将其写入世界空间

根据经验，我可以告诉您，大牌图形引擎（如虚幻引擎4、CryEngine 3等）现在实际上在世界空间中进行照明。它们还使用延迟着色，因此对于这些引擎，您上面提出的两个选项都没有使用：）

顺便说一下，如果您实际存储法线、副法线和切线向量，则会在顶点缓冲区中浪费空间。它们是正交向量空间的基向量，所以它们都是直角的。因此，可以通过取叉积来计算给定任意两个向量的第三个向量。此外，因为它们是直角的，并且应该已经被规格化，所以不需要规格化叉积的结果（回想一下，| a x b |=| a |*| b |*sin（a，b））。因此，这在顶点着色器中就足够了：

---

这将使您在通往世界空间法线的道路上前进（这些天来，对于许多流行的后期处理效果来说，世界空间法线往往更有效）。如果要修改矩阵以生成视图空间法线，可能需要重新规范化矩阵。

这个问题无法回答。答案将取决于许多因素，例如被插值的逐顶点参数的数量，相对于逐片段处理进行的逐顶点处理的数量，等等。好的，特别是性能不容易测量。。。但是视觉差异呢？正如我所看到的，这些解决方案应该是相等的？回答得很好！我只考虑了正向渲染，但延迟渲染现在更流行。-1：“它们是正交向量空间的基向量”不，它们不是。即使从切线计算双切线（这可能“足够好”，但实际上并不正确），切线和法线也不必垂直。记住：切线和双切线向量指向纹理坐标的模型空间方向。很好的一点，我忘记了在网格的法线平滑过程中，我将基向量正交化作为一个额外的处理步骤（我假设这是标准的做法）。在我的例子中，向量总是正交的，但正如你所说的，它们肯定不需要正交。通常，在构建切线时，我们会正交化TBN矩阵，所以这很好。但是，框架的惯用手可能仍然是错误的。解决这个问题的一个方法是将惯用手在切线的w坐标中压缩为∓1，然后将双切线乘以。另一个解决方案是激发美工人员。对于在顶点制作平均法线以近似平滑曲面的典型情况，切线和双切线实际上应该垂直于法线（但不相互垂直）。真实变化率向量位于切线平面（根据切线平面的定义）中，法线垂直于该平面（根据曲面法线的定义）。这些向量基于离散网格的近似值可能不在数值上的切面上，但可以使用Gram Schmidt非常轻松地解决这一问题。 // Normal and tangent should be orthogonal, so the cross-product // is also normalized - no need to re-normalize. vec3 binormal = cross (normal, tangent); TBN = mat3 (tangent, binormal, normal);