Re: [請益] 關於切線空間與法線貼圖的理解及問題

看板GameDesign (遊戲設計)作者oopFoo (3d)時間4年前 (2020/09/21 21:23)推噓0(0推 0噓 0→)

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※ 引述《doasgloria (青柳立夏)》之銘言： : 最近開始自己讀一些圖學跟shader練習 : 讀到切線空間跟法線貼圖的部分 : 感覺是圖學中滿重要的一塊法線貼圖其實是一個hack，遊戲用的多。原始發明者是Jim Blinn，他是用曲面（應該是Bezier Patch) + height map https://www.microsoft.com/en-us/research/publication/simulation-of-wrinkled-surfaces/ 那時叫Bump mapping. 後來SGI作了硬體化的版本，這裡面有很多後來人用的東東。 https://bkcabralwebsite.appspot.com/BumpMapping.pdf tangent space， normal vector(不是 height map)，tbn matrix。不過他們用的是bicubic surface(Bezier Patch)，所以tbn，tangent space都很自然。為什麼用normal map而不用height map?因為光線計算是用normal，所以直接儲存normal就不用運算了。 tbn，tangent space是因為我ddeee們不要Object Normal，texture(tangent) space的Normal比較通用。好，normal mapping如何轉移到triangle-based的gpu? 方案一，texture space就是triangle的平面，normal就用這平面計算，簡單易懂，但triangle邊邊會出問題。解決方案是加厚邊邊的normal，但需要新一組uv coordinate。這個方案沒人採用。方案二，triangle用一個模擬的曲面，這樣不同的triangles就有平滑的domain連在一起，normal就不會跳躍。類似pn-triangle，https://en.wikipedia.org/wiki/Point-normal_triangle。因為我們有point-normal，我們可以直間在frament shader裡每個點計算tangent，bi(tangent|normal)。可是fragment shader計算tbn好像有點貴。那我們還是像normal一樣，tangent在vertex算好，fragment shader用interpolated的就可以。不過我們知道interpolated 的matrix很容易亂轉，所以vertex tangent要想辦法統一一個方向，這樣問題比較少。那有什麼東東是跨triangles而且是均勻的？有一個勉強可用的，那就是uv coordinate。所以你就會看到tutorial，投射uv再投射tangent，這樣matrix的interpolation就比較均勻。但如果你的model的uv扭曲的厲害，那這招就沒用了。可是這interpolated的matrix問題還是很多，而且有的軟體output出來的vertex tangent是有問題的，那怎麼辦？ http://www.thetenthplanet.de/archives/1180 https://www.gamasutra.com/blogs/RobertBasler/20131122/205462/Three_Normal_Mapping_Techniques_Explained_For_the_Mathematically_Uninclined.php 大神們就想，其實現在（2013)的gpu計算能力很強，也許per pixel的tangent計算是可行的。結果不但可行，而且解決一大堆麻煩。 Happy ending? 但最近幾年,，gpu計算能力更強了，就有人在想，也許我們應該存Height map而不是normal map。因為height map省memory/bandwidth，而且還免費得到Parallax mapping。 -- -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 101.136.8.135 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/GameDesign/M.1600694628.A.199.html