在DirectX 12中使用normal map

normal map本身就是一张texture，故而加载normal map的逻辑并不需要进行特殊处理。加入normal map之后，shader层面需要顶点的tangent信息，因此需要在CPU层将tangent信息传递进去。首先需要修改的是顶点的声明：

	struct Vertex
	{
		XMFLOAT3 normal;
		XMFLOAT4 color;
		XMFLOAT2 uv;
		XMFLOAT3 tangent;
	};

相应地，input layout也要进行修改：

	mInputLayout =
	{
		{"POSITION",	0,	DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT,	0,	D3D12_APPEND_ALIGNED_ELEMENT,	D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA,	0},
		{"NORMAL",		0,	DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT,	1,	D3D12_APPEND_ALIGNED_ELEMENT,	D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA,	0},
		{"COLOR",		0,	DXGI_FORMAT_R32G32B32A32_FLOAT,	1,	D3D12_APPEND_ALIGNED_ELEMENT,	D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA,	0},
		{"TEXCOORD",	0,	DXGI_FORMAT_R32G32_FLOAT,		1,	D3D12_APPEND_ALIGNED_ELEMENT,	D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA,	0},
		{"TANGENT",		0,	DXGI_FORMAT_R32G32B32_FLOAT,	1,	D3D12_APPEND_ALIGNED_ELEMENT,	D3D12_INPUT_CLASSIFICATION_PER_VERTEX_DATA,	0}
	};

为了方便将normal map的shader resource view传递到GPU，我们可以在const buffer中记录下normal map在descriptor heap中的index：

	matConstants.normalMapIndex = object->mNormalTexture->mID;

接下来就是GPU层面的改动了，原先的shader代码需要进行修改，首先是const buffer需要新增一个normalIndex：

struct MaterialData
{
	float4   diffuseAlbedo;
	float3   fresnelR0;
	float    shininess;
	uint     diffuseMapIndex;
	uint	 normalIndex;
	uint     matPad0;
	uint     matPad1;
};

其次，传递给vertex shader的顶点信息需要加上tangent：

struct VertexIn
{
	float3 PosL    : POSITION;
	float3 NormalL : NORMAL;
    float4 Color   : COLOR;
	float2 UV	   : TEXCOORD0;
	float3 Tangent : TANGENT;
};

最后，我们将原先直接使用normal的地方进行替换，替换为从normal map中采样得到的信息，注意到normal map保存的normal是TBN空间的，需要转换到world空间中：

float3 NormalSampleToWorldSpace(float3 normalMapSample, float3 unitNormalW, float3 tangentW)
{
	// Uncompress each component from [0,1] to [-1,1].
	float3 normalT = 2.0f*normalMapSample - 1.0f;

	// Build orthonormal basis.
	float3 N = unitNormalW;
	float3 T = normalize(tangentW - dot(tangentW, N)*N);
	float3 B = cross(N, T);

	float3x3 TBN = float3x3(T, B, N);

	// Transform from tangent space to world space.
	float3 bumpedNormalW = mul(normalT, TBN);

	return bumpedNormalW;
}

最后运行的效果如下：

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