tangent space与object space

3d渲染每个网格(Mesh)的面都可配一个材质(Material),要想在一个面上显示出更多的细节,除了模型做的更精致,还可以使用法线贴图(Normal Texture)。

法线向量(Normal Vector)影响光的折射方向,每个网格的顶点(Vertex)都有一个法线向量,改变法线向量就是改变这个面的光照细节。

法线向量需要一个坐标系来描述他,可以用切线空间(tangent space)或对象空间(object space)。

切线空间Z轴始终从表面垂直指向外部,切线空间法线贴图(normal texture)表面多呈现蓝色。对象空间,UE4里叫全局空间,对象空间法线贴图表面彩色。

http://www.cnblogs.com/mattins/articles/4081933.html

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http://www.cnblogs.com/naturelight/articles/5486469.html

切换空间,同局部空间、世界空间等一样,是3D图形学中众多的坐标系之一。切换空间最重要的用途之一,即法线映射(Normal Mapping)。关于法线映射的细节,将在下一篇文章中详细介绍。但在学习法线映射之前,深刻地理解切换空间非常重要。因此借这一篇文章来学习下它,以为后面学习法线映射、视差映射(Parallax Mapping)、Displacement Mapping等技术作准备。Parallax mapping、Displacement Mapping都属于bump mapping范畴,而且都基于Normal Mapping, 但相比Normal Mapping,后两种方法可以提供更加逼真物体表面的凹凸感。

1. 为什么要有切线空间?

       在3D世界中定了如此多的坐标系,每个坐标系当然都有它的用途。比如局部空间,或者叫模型空间,它的目的就是方便我们对3D模型进行建模。在这个空间中,我们不需要考虑该模型在场景中可能出现的位置、朝向等众多细节,而专注于模型本身。在世界空间中,我们关心的问题是场景中各个物体的位置、朝向,即如何构建场景,而不必关注摄像机的观察位置及其朝向。可见,一个坐标系的根本用途,即让我们在处理不同的问题时,能够以合适的参照系,抛开不相关的因素,从而减小问题的复杂度。

       直观地讲,模型顶点中的纹理坐标,就定义于切线空间。普通2维纹理坐标包含U、V两项,其中U坐标增长的方向, 即切线空间中的tangent轴,V坐标增加的方向,为切线空间中的bitangent轴。模型中不同的三角形,都有对应的切线空间,其tangent轴和bitangent轴分别位于三角形所在平面上,结合三角形面对应的法线,我们称tangant轴(T)、bitangent轴(B)及法线轴(N)所组成的坐标系,即切线空间(TBN)。

       如下图所示:

在立方体中,每个面都有对应的切线空间,每个面由两个三角形组成,该两个三角形中的纹理坐标就基于相应的切线空间。

2. 纹理坐标与位置坐标的关系

纹理坐标与位置坐标,可以通过切线空间联系起来。如下图所示:

3个点  (u0,v0) (u1,v0) (v1,u0)

http://www.cnblogs.com/lookof/p/3509970.html
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- Normal Map中的值 -
有没有想过,Normal Map(法线贴图)为什么看上去都是“偏蓝色”的?这是因为,在map中存储的值都是在Tangent Space(切空间)下的。比如,一根正好垂直于表面的法线向量在切空间下是(0,0,1),假如用一个char(注意不是unsigned char)来表达像素的话,该向量就会被转换为(0,0,127)。这样的值无疑是“蓝色”。由于大部分的法线都不会偏移这根“标准法线”太远(比如[0.1, 0.2, 0.8]...)所以大部分像素都是“偏蓝”的。用这种方式存储Normal,可以视为这种法线总是“贴着”模型表面“插”上去的,而不用考虑这根法线到底在世界空间/模型空间的什么地方,又会经过怎么样的转换。这样就可以与各种可能的空间变换操作解耦,而且直观友好,简单易懂。
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http://blog.chinaunix.net/uid-26651460-id-3083223.html
 
posted @ 2017-09-29 11:44  晨祷  阅读(1722)  评论(0编辑  收藏  举报