OpenGL Normal Mapping瞎折騰有感

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最近在使用OpenGL折騰Normal Mapping。說白了就是有一個紋理，裡面儲存的是法向量。在計算光照時，用該紋理中採樣得到的法向量來替代幾何體原法向量進行光照計算。這個儲存法向量的紋理叫做Normal Map。有時候情境資源不會直接給你Normal Map，而是給你一個Height Map，該紋理中只儲存了一個通道，是[0,1]的灰階值，可以理解成幾何體表面凹凸不平的高度，可以根據這個Height Map產生Normal Map。產生過程如下：

uniform sampler2D HeightMapTex;float h21 = textureOffset(HeightMapTex,Coord,ivec2(1,0)).r;float h01 = textureOffset(HeightMapTex,Coord,ivec2(-1,0)).r;float h10 = textureOffset(HeightMapTex,Coord,ivec2(0,-1)).r;float h12 = textureOffset(HeightMapTex,Coord,ivec2(0,1)).r;vec3 vr = normalize(vec3(2.0f,0.0f,h21 - h01));vec3 vt = normalize(vec3(0.0f,2.0f,h12 - h10));// normal in tangent spacevec3 normal = normalize(cross(vr,vt));

直接從Normal Map中採樣得到的和從Height Map中計算得到的normal向量是在tangent space之中。值得注意的是，直接從Normal Map中擷取的法向量的每個軸的值是縮放到[0,1]之後的法向量，要先還原才能使用，而從HeightMap計算得到的法相可以直接使用。縮放和還原過程如下：

// 縮放normal = normal * 0.5f + vec3(0.5f);//還原normal = normal * 2.0f - vec3(1.0f);

在進行光照計算時，我們需要光的方向LightDir，視角的方向ViewDir，和法向量n，這些向量必須在轉換到同一個座標系中進行計算。為了提高計算效率，通常我們在VertexShader中把LightDir和ViewDir變換到tangent space中，經過插值後傳遞到Fragment Shader中，然後對Normal Map進行採樣，得到tangent space的法向量之後，進行光照計算。

關於Tangent Space到Object Space的變換矩陣構建，可參考以下連結：http://www.terathon.com/code/tangent.html

 

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