3d - 切线、副法线和其他与着色器相关的事物

Question

许多贴图技术包括法线凹凸贴图、视差贴图和其他需要特殊的每顶点切线空间基础(切线、法线、副法线/双切线)。

这显然意味着我的模型不仅应该导出 顶点位置 , 纹理坐标和 近似每顶点法线 ，但也是切线空间基向量之一(通常是 tangent )，因为可以使用 cross(tangent, normal) 直接在着色器中找到另一个.

请注意，位置、法线、UV 和切线实际上以以下方式相互依赖(您必须了解有关顶点的所有其他信息以准备切线基础)。

position -> normal ->  tangents
            uv     ->

现在 - 在现代 3D 游戏/渲染引擎中如何处理这类事情？

他们真的提供 吗？法线 , 切线 和 uv坐标每个顶点还是可以在运行时以某种方式计算它们？它们应该是模型数据的一部分还是应该是仅运行时的属性？

我也知道在使用 Direct3D10+ 时使用几何着色器实际上可以在运行时准备法线和切线(显然，因为我们可以访问每个三角形中的顶点)-值得还是这些东西总是 预先计算 ?

Answer 1

我的看法如下:

UV坐标 : 显然是预先计算的。复杂模型的 UV 展开不是一项微不足道的算法任务，通常涉及手动放置接缝以获得最佳结果。
此外，如果您的模型带有纹理皮肤，那么 UV 需要匹配皮肤，因此在这种情况下，它们可能不会在运行时计算。

法线:从理论上讲，您可以在加载期间在几何着色器甚至 CPU 上预先计算它们。但有一件事:游戏中的真实模型通常不是原始模型，而是多边形数量较少的版本。在游戏中使用的最终模型中，顶点较少，但每个顶点的法线从原始高多边形模型(也用于环境遮挡计算等)计算得更准确。因此，预先计算法线也是可行的。

此外，在许多游戏中，纹理与每纹素法线贴图 (通常在切线空间，AFAIK)与每个模型的颜色纹理一起提供，以便稍后在像素着色器中进行并行映射。

因此看起来我的建议很明确 - 寻找预先计算的数据 ，拥有更好的细节并节省着色器处理或加载时间 - 除非您需要担心模型大小(即 GPU 内存限制) - 只有这样在几何着色器中计算法线才能为您节省一些空间。