opengl - 使用具有世界空间法线的切线空间法线贴图

Question

我正在研究 GLSL 中的延迟着色。我在世界空间中拥有我所有的模型法线，以及位置。整个过程完全按照多边形的世界空间法线应有的方式工作，但我不确定如何添加法线贴图。我知道建议在 View 空间中进行照明，我已经尝试过了，但我什至无法获得世界空间中的四分之一。我现在要做的就是添加法线。我有一个规则的法线贴图，它在切线空间中。我尝试了以下方法:

1. 用法线贴图乘以世界空间法线似乎没有用。

2. 我尝试添加法线贴图的法线，尽管我知道那行不通。

此时我不太确定还能尝试什么。有什么简单的方法可以做到这一点吗？

正常渲染片段着色器:

#ifdef NORMALMAP
uniform sampler2D m_Normals;
#endif

varying vec3 normal;
varying vec2 texCoord;

void main() {
    vec3 normals;
    #ifdef NORMALMAP
        normals = normalize(normal * (texture(m_Normals, texCoord).xyz));
    #else
        normals = normal;
    #endif
    gl_FragColor = vec4(normals, 1.0);
}

变量“normal”是从顶点着色器传入的世界空间法线。

Answer 1

My light positions are all in normal space.

老实说，我不知道这里的“正常空间”是什么意思。数学中有“法空间”，但两者关系不大，也没有标准的坐标空间称为“法空间”。

My question is how to convert tangent to world.

你的多边形的世界空间法线不足以解决这个问题(事实上，你需要一个逐顶点法线)。要从切线空间转换为对象空间，您需要三样东西:

1. 你的对象空间法向量
2. 表示纹理坐标变化的向量
3. 表示纹理 t 坐标变化的向量

这三件事共同构成了切线空间 -> 基矩阵的对象空间变化(通常称为 TBN，因为向量称为 Tangent、Bitangent 和正常)。

但是，在这个问题中您不需要对象空间法线，因此您需要将该矩阵乘以您的模型矩阵，以便它跳过对象空间并直接进入世界空间。同样，如果您的法向量已经在世界空间中，您需要将其转换回对象空间。在这种情况下，对象空间和世界空间可能是相同的，特别是因为我们在这里只处理 3x3 矩阵(没有转换)。但是根据你的描述我不能确定。

最后要注意的是，在这种情况下，您需要传统 TBN 矩阵的逆矩阵。传统上，它用于将向量转换到切线空间，但您想将它们转换。旋转矩阵的逆与其转置相同，因此您真正需要做的就是将这 3 个向量放在行中而不是列中¹。

¹假设您的 T、B 和 N 向量成直角。不一定是这种情况，因为它们是从您的纹理坐标派生的。这一切都将取决于您使用什么来计算切线和双切线向量；许多软件会为您重新正交化它们。