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2019
11-29

3D中的切线空间简介(转)

1、 什么是Tangent space?

Tangent spaceworld spaceview space其实是同样的概念,均是代表三维坐标系。在这个坐标系中, X轴对应纹理坐标的U方向,沿着该轴纹理坐标U线性增大。Y轴对应纹理坐标的V方向,沿着该轴纹理坐标V线性增大。Z轴则是UXV,垂直于纹理平面。

2、 为什么需要tangent space

normal map等技术中,存储在texture中的值是基于tangent space的法线。因此,当我们sample这些texure中的法线进行光照计算时,必须要统一到同一坐标系下结果才正确,这时候就需要切线空间(就像是所有的local space都要统一到world space一个道理。

那么为什么normal map里面存的法线信息是基于tangent space而不是基于local sapce呢?基于local space理论上是可以的,但是这样的normal map只能用于这一个模型,不同把这个normal map用于其他模型。比如说建模了一个人,并且生成了该模型基于local spacenormal map,如果我们建模同样一个人,但是放的位置和角度和之前的不一样,那么之前的normal map就不可用了,因为local space并不一样。但如果我们normal map里存的是tangent spacenormal的话,就不存在这个问题,因为办要模型一样,模型上每个点的tangent space就是一样的,所谓是以不变应万变。

3、 怎样计算tangent space?

假设三角形三个坐标点为P1(u1,v1)P2(u2,v2)P3(u3,v3),假设切线空间的三个基为TB,N(T为切线方向,也就是u方向,B为负法线方向,也就是v方向),其实TB均在三角形所在的平面上。

 P1*T =u1,P2*T=u2,P3*T=u3

 P1*B=v1,P2*B=v2,P3*B=v3

因为P1(u1,v1)P2(u2,v2)P3(u3,v3)均是已知的,因此可以解出TB向量,由于N=TXB,因此便得到了该三角形的切线空间。

 

在实际编程中,可以直接调D3D的函数由Mesh来生成切线空间,但是知其然,必尽更好些。

(发现要通俗易懂地讲清楚一件事情好难,不仅要耐心,而且还要水平)

 

大家可以参考 Iterative Parallax Mapping with Slope Information”这篇文章,讲得非常清楚,但它的TBN和我求的TBN有些区别,我的是local space到切线空间的TBN,

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作者:搬运工
这个作者貌似有点懒,什么都没有留下。