Question

在顶点着色器中，我们通常创建TBN矩阵：

vec3 n = normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal);
vec3 t = normalize(gl_NormalMatrix * Tangent.xyz);
vec3 b = normalize(gl_NormalMatrix * Bitangent.xyz);
mat3 tbn = mat3(t, b, n);

此矩阵将Tangent空间中的顶点变换为Eye / Camera空间。

现在进行法线贴图（在前向渲染中完成），我们有两个选择：

反向tbn矩阵并转换light_vector和view_direction并将这些向量发送到片段着色器。之后，这些向量处于切线空间。
- 在片段着色器中我们只需要从法线贴图中读取法线。由于此类法线位于切线空间（按“定义”），因此它们与已转换的light_vector和view_direction匹配。
- 这样我们在Tangent空间进行光计算。
将tbn矩阵传递给片段着色器，然后通过它转换法线贴图中的每个法线读数。这样我们就可以将这种法线转换为View空间。
- 这样我们在眼睛/相机空间进行光照计算

选项 1 似乎更快：我们在顶点着色器中进行了大多数变换，只有一次从法线贴图中读取。

选项 2 需要通过TBN矩阵从法线贴图转换每个法线。但似乎有点简单。

问题：

哪个选项更好？

是否有任何性能损失？（也许纹理读取将“覆盖”进行矩阵变换的成本）

更经常使用哪个选项？

Answer 1

我现在会告诉你很多 - 根据你的申请，选项1甚至可能都不可能。

在延迟着色图形引擎中，您必须在片段着色器中计算光矢量，这将排除选项1.当在延迟着色中进行照明时，您无法保持TBN矩阵，所以你会在构建普通G缓冲区之前，将法线转换为世界空间或视图空间（这不再经常受到欢迎）（TBN矩阵的计算可以在顶点着色器中完成并传递给片段着色器为flat mat3）。然后使用基础对法线贴图进行采样，并将其写入世界空间。

我可以从经验告诉你，大名称图形引擎（例如虚幻引擎4，CryEngine 3等）现在实际上在世界空间中进行照明。它们也使用延迟着色，因此对于这些引擎，根本没有使用上面建议的选项：）

顺便说一下，如果实际存储的是法线，副法线和切线向量，则会在顶点缓冲区中浪费空间。它们是正交向量空间的基础向量，因此它们都是直角。因此，您可以通过采用叉积来计算给定任意两个的第三个向量。此外，由于它们是直角并且应该已经标准化，因此您不需要对叉积的结果进行标准化（回想一下| a x b | = | a | * | b | * sin（a，b））。因此，这应该在您的顶点着色器中足够了：


   // Normal and tangent should be orthogonal, so the cross-product
   //   is also normalized - no need to re-normalize.
   vec3 binormal = cross (normal,  tangent);
        TBN      = mat3  (tangent, binormal, normal);

这将让你走向世界空间法线（这些日子对于许多流行的后处理效果往往更有效）。如果您打算更改矩阵以产生视图空间法线，则可能需要对矩阵进行重新规范化。

法线贴图，如何变换矢量

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