[HLSL请教]法线贴图,计算Tangent空间的LightDir问题

xehu008

VS(引用自OGRE的脚本文件 Example_BumpMapping.cg)

1. 
   
2. void main_vp(float4 position        : POSITION,
   
3.                          float3 normal                : NORMAL,
   
4.                          float2 uv                        : TEXCOORD0,
   
5.                          float4 tangent     : TANGENT0,
   
6.                          // outputs
   
7.                          out float4 oPosition    : POSITION,
   
8.                          out float2 oUv                         : TEXCOORD0,
   
9.                          out float3 oTSLightDir         : TEXCOORD1,
   
10.                          // parameters
    
11.                          uniform float4 lightPosition, // object space
    
12.                          uniform float4x4 worldViewProj)
    
13. {
    
14.         oPosition = mul(worldViewProj, position);
    
15.         oUv = uv;
    
16.         float3 lightDir = lightPosition.xyz - position ;
    
17. 
    
18. 
    
19.         float3 binormal = cross(tangent.xyz, normal);
    
20. 
    
21.         float3x3 rotation = float3x3(tangent.xyz, binormal, normal);
    
22. 
    
23.         oTSLightDir = mul(rotation, lightDir);//问题处!!!
    
24. 
    
25. }
    

复制代码

为什么是rotation左乘lightDir呢?

照我理解,构成的rotation应该是row-major矩阵
[
tangent.x  ,tangent.y  ,tangent.z,
binormal.x ,binormal.y ,binormal.z
normal.x   ,normal.y   ,normal.z
]  
我觉得应该使用lightDir*rotation;
而其转制矩阵
[
tangent.x, binormal.x, normal.x
tangent.y, binormal.y  normal.y
tangent.z, binormal.z  normal.z
]
才应该用右乘rotation*lightDir啊,
望指教

resplendence

列矩阵：
    三个轴向量为前三列，最后一列为位移变换
    连乘时从右到左接合，右边的变换先应用，注意这和*运算符的接合顺序相反
    变换向量时为matrix * vector
==============================================================
说明那是列矩阵 其内容就是你那个“转制”

xehu008

我也怀疑过是不是用
float3x3 rotation = float3x3(tangent.xyz, binormal, normal);

这样的构造方式会构造出一个列矩阵,通过HLSL的DEBUG观察,我发现没用,构造出来的仍然是个
行矩阵
[
tangent.x  ,tangent.y  ,tangent.z,
binormal.x ,binormal.y ,binormal.z
normal.x   ,normal.y   ,normal.z
]  

并且,计算结果也是  :tangent空间光向量 = 行矩阵*object空间光向量;
而最后得出的效果也完全正确.

xehu008

有可能是其他什么问题影响吗?

resplendence

?濉！？蠢次易约阂裁桓闱宄

似乎现在需要的是 向量*（rotation的逆） = 向量*（rotation的转制） =rotation*向量 吗

xehu008

对对对,你的等式都没错,
我就不明白为什么需要的是rotation的逆

我是菜鸟2005

rotation是从切线空间变换到世界坐标空间的矩阵.

从世界坐标空间变换到切线空间自然应该用rotation的逆.
有什么不妥吗?
换句话说.
此时.向量{tangent.x  ,tangent.y  ,tangent.z}.代表的是切线空间中的{1,0,0}.
其他2个类推.
如果把切线空间中的{1,0,0}.变换到世界坐标空间.
显然应该{1,0,0}*rotation={tangent.x  ,tangent.y  ,tangent.z}.
推出世界空间变换到切线空间的公式:
==>
{1,0,0}*rotation*rotation的逆={tangent.x  ,tangent.y  ,tangent.z}*rotation的逆.
===>{1,0,0}={tangent.x  ,tangent.y  ,tangent.z}*rotation的逆


另外:
float3 lightDir = lightPosition.xyz - position ;
这里的position实际上应该先和世界坐标变换矩阵相乘的.
但是估计这个例子中模型的位置在世界坐标的原点.
所以才会省掉这一步.

xehu008

我是菜鸟2005: Re:[HLSL请教]法线贴图,计算Tangent空间的LightDir问题
另外:
float3 lightDir = lightPosition.xyz - position ;
这里的position实际上应该先和世界坐标变换矩阵相乘的.
但是估计这个例子中模型的位置在世界坐标的原点.
所以才会省掉这一步.

可能我没把情况说清楚:

输入参数中 uniform float4 lightPosition, // object space
中的lightPosition是 object空间的光照向量(注释已表明)
而输入的position也在object空间,所以可以进行运算.

xehu008

我是菜鸟2005: Re:[HLSL请教]法线贴图,计算Tangent空间的LightDir问题
rotation是从切线空间变换到世界坐标空间的矩阵.

按照我的理解rotation应该是从object空间变换到tangent空间的变换矩阵.
因为normal,tangent,binormal ,三个基向量都是在object空间的.所以构成的矩阵是object空间->tangent空间的.

我怀疑这个问题 就是我对rotation这个矩阵的含义理解错误 才出现的..
望指教!

resplendence

法线贴图
要计算两个向量的点乘，这两个向量必须在同一个空间中。所以你要么将光线方向从世界空间转换到切线空间，要么将法线从切线空间转换到世界空间。
你这例子选择了其中一种而已