法线贴图问题

Question

我第一次尝试在我的 glsl 着色器中实现法线贴图。我已经编写了一个计算切线和双切线的 ObjLoader - 然后我将相关信息传递给我的着色器（稍后我将展示代码）。但是，当我运行程序时，我的模型最终看起来像这样：

看起来不错，我知道，但不是我想要实现的目标！我知道我应该简单地计算方向向量而不是移动顶点 - 但似乎在某个地方我最终犯了那个错误。

我不确定是我在读取 .obj 文件和计算 tangent/bitangent 向量时犯了错误，还是错误发生在我的 Vertex/Fragment 着色器中。

现在我的代码：

在我的 ObjLoader 中 - 当我遇到一张脸时，我会为脸的所有三个顶点计算 deltaPositions 和 deltaUv 向量 - 然后计算切线和副切线向量：

然后我整理收集到的顶点数据以构建我的索引列表 - 在该过程中我重构切线和副切线向量以尊重新构建的索引列表。

最后 - 我执行正交化并计算最终的双切线向量。

绑定VAO、VBO、IBO后，分别传递所有信息——我的shader计算如下：

顶点着色器：

void main()
{
    // Output position of the vertex, in clip space
    gl_Position = MVP * vec4(pos, 1.0);

    // Position of the vertex, in world space 
    v_Position = (M * vec4(pos, 0.0)).xyz;

    vec4 bitan = V * M * vec4(bitangent, 0.0);
    vec4 tang = V * M * vec4(tangent, 0.0);
    vec4 norm = vec4(normal, 0.0);

    mat3 TBN = transpose(mat3(tang.xyz, bitan.xyz, norm.xyz));

    // Vector that goes from the vertex to the camera, in camera space
    vec3 vPos_cameraspace = (V * M * vec4(pos, 1.0)).xyz;
    camdir_cameraspace = normalize(-vPos_cameraspace);

    // Vector that goes from the vertex to the light, in camera space
    vec3 lighPos_cameraspace = (V * vec4(lightPos_worldspace, 0.0)).xyz;
    lightdir_cameraspace = normalize((lighPos_cameraspace - vPos_cameraspace));

    v_TexCoord = texcoord;

    lightdir_tangentspace = TBN * lightdir_cameraspace;
    camdir_tangentspace = TBN * camdir_cameraspace;
}

片段着色器：

void main()
{
    // Light Emission Properties
    vec3 LightColor = (CalcDirectionalLight()).xyz;
    float LightPower = 20.0;

    // Cutting out texture 'black' areas of texture
    vec4 tempcolor = texture(AlbedoTexture, v_TexCoord);
    if (tempcolor.a < 0.5)
        discard;

    // Material Properties
    vec3 MaterialDiffuseColor = tempcolor.rgb;
    vec3 MaterialAmbientColor = material.ambient * MaterialDiffuseColor;
    vec3 MaterialSpecularColor = vec3(0, 0, 0);

    // Local normal, in tangent space
    vec3 TextureNormal_tangentspace = normalize(texture(NormalTexture, v_TexCoord)).rgb;
    TextureNormal_tangentspace = (TextureNormal_tangentspace * 2.0) - 1.0;

    // Distance to the light
    float distance = length(lightPos_worldspace - v_Position);

    // Normal of computed fragment, in camera space
    vec3 n = TextureNormal_tangentspace;

    // Direction of light (from the fragment)
    vec3 l = normalize(TextureNormal_tangentspace);

    // Find angle between normal and light
    float cosTheta = clamp(dot(n, l), 0, 1);

    // Eye Vector (towards the camera)
    vec3 E = normalize(camdir_tangentspace);

    // Direction in which the triangle reflects the light
    vec3 R = reflect(-l, n);

    // Find angle between eye vector and reflect vector
    float cosAlpha = clamp(dot(E, R), 0, 1);

    color = 
            MaterialAmbientColor + 
            MaterialDiffuseColor * LightColor * LightPower * cosTheta / (distance * distance) +
            MaterialSpecularColor * LightColor * LightPower * pow(cosAlpha, 5) / (distance * distance);
}

Answer 1

我可以在您的代码中发现 1 个明显的错误。 TBN 由 bitangent、tangent 和 normal 生成。虽然 bitangent 和 tangent 从模型 space 转换为视图 space，但 normal 未转换。那没有任何意义。所有 3 个矢量都必须与同一坐标系相关：

vec4 bitan = V * M * vec4(bitangent, 0.0);
vec4 tang  = V * M * vec4(tangent, 0.0);
vec4 norm  = V * M * vec4(normal, 0.0);

mat3 TBN = transpose(mat3(tang.xyz, bitan.xyz, norm.xyz));

法线贴图问题

Normal Mapping Issues

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coordinate-transformation

glm-math