tinyrenderer-切线空间法线贴图
法线贴图
法线贴图分两种,一种是模型空间中的,一种是切线空间中的

模型空间中的法线贴图的rgb代表着每个渲染像素法线的xyz,与顶点坐标处于一个空间,图片是五颜六色的。

切线空间中的法线贴图的rgb同样对应xyz,是切线空间里的坐标,切线空间里的z轴正向垂直与当前三角形便宜,x是当前三角形片元表面的一个切线,y是他们的叉积。
切线空间每个轴范围是-1到1.但图片本身0-255对应的是0-1.而多数法线都是都是(0,0,1)(即当前像素的法向量刚好就是当前片元的顶点法向量)转换到颜色空间就是(0.5,0.5,1)(法向量坐标可能为负,但颜色范围始终为正)。因此图片主要是蓝紫色
两个完全一样材质的物体,由于位置不同光照也会不同。如果用模型空间存储的法线贴图,是绝对法线,法向量会完全不同,无法使用同一张物体。而切线空间存储的法线贴图完全是基于物体自身的,是相对法线,多个物体可以复用(优点)。但再实际计算时,需要根据物体本身的缩放位移做相应的矩阵转换处理(缺点)
模型空间的法线贴图直接提取向量信息做为法线向量即可
Vec3f Model::getNormal(float x, float y) {TGAColor n = normalTex_.get(x * normalTex_.get_width(), y * normalTex_.get_height());Vec3f res;for (int i = 0; i < 3; i++) {res[i] = n.bgra[i] / 255.f * 2 - 1.f;}return res;
}
//....
struct normalTexShader :public IShader {mat<2, 3, float> uv;virtual Vec4f vertex(int iface, int vertIdx, Matrix mvp) {Vec3f v = model->vert(model->face(iface)[vertIdx]);uv.set_col(vertIdx, model->tverts(model->tface(iface)[vertIdx]));return mvp * embed<4>(v);}virtual bool fragment(Vec3f barycentricCoordinates, TGAColor& color) {Vec2f texcoords = uv * barycentricCoordinates;Vec3f normal = model->getNormal(texcoords.x, texcoords.y);float I = std::max(0.f, normal * light_dir);color = model->getDiffuseColor(texcoords.x, texcoords.y) * I;return false;}
};

切线空间的法线贴图使用,重点求出tbn矩阵,将切线空间的法线转化到世界空间中
tbn矩阵
tbn矩阵
tbn矩阵
当tbn矩阵的n是模型空间时,法线贴图取值经过tbn变换后是模型空间法线
当tbn矩阵的n是世界空间时,法线贴图取值经过tbn变换后是世界空间法线
对于三角形表面所有点,t切线和b切线都是相同的

顶点法线与面法线可能不同
面法线只是垂直于面的一条向量,规定了面的正反,而顶点法线才是用于光照信息的处理(建模软件中,顶点法线的最初是的默认情况也并非是面法线的平均,只有当在建模软件中对物体进行了平滑着色后,才会根据面法线平均得到顶点法线)
因此要通过每个顶点的切线找到曲面的法线
struct Shader :public IShader {mat<2, 3, float> uv;Vec3f vp[3];Matrix MVP = rasterizer->getProjection() * rasterizer->getModelView();mat<3, 3, float> n;virtual Vec4f vertex(int iface, int vertIdx) {Vec3f v = model->vert(model->face(iface)[vertIdx]);uv.set_col(vertIdx, model->tverts(model->tface(iface)[vertIdx]));vp[vertIdx] = v;n.set_col(vertIdx, model->nverts(model->nface(iface)[vertIdx]));return MVP * embed<4>(v);}virtual bool fragment(Vec3f barycentricCoordinates, TGAColor& color) {Vec3f N = (n * barycentricCoordinates).normalize();float u1 = uv[0][1] - uv[0][0];float v1 = uv[1][1] - uv[1][0];float u2 = uv[0][2] - uv[0][0];float v2 = uv[1][2] - uv[1][0];Vec3f e1 = vp[1] - vp[0];Vec3f e2 = vp[2] - vp[0];float f = 1.f / (u1 * v2 - u2 * v1);Vec3f T = (e1 * v2 - e2 * v1) * f;T = T - N * (T * N);T.normalize();Vec3f B = cross(N, T).normalize();mat<3, 3, float> TBN;TBN.set_col(0, T);TBN.set_col(1, B);TBN.set_col(2, N);Vec2f texcoords = uv * barycentricCoordinates;Vec3f normal = TBN * model->getNormal(texcoords.x, texcoords.y);float I = std::max(0.f, normal * light_dir);color = model->getDiffuseColor(texcoords.x, texcoords.y) * I;return false;}
};
有一点注意的是,很多文章里的tbn矩阵只到了这步推导公式

求出了t和b向量后,实际上还要加上N做一次正交化,否则是不保证相互垂直的。最终才是tbn矩阵

项目跟随练习代码地址
相关文章:
tinyrenderer-切线空间法线贴图
法线贴图 法线贴图分两种,一种是模型空间中的,一种是切线空间中的 模型空间中的法线贴图的rgb代表着每个渲染像素法线的xyz,与顶点坐标处于一个空间,图片是五颜六色的。 切线空间中的法线贴图的rgb同样对应xyz,是切线…...
C++的vector使用优化
我们在上一章说了如何使用这个vector动态数组,这章我们说说如何更好的使用它以及它是如何工作的。当你创建一个vector,然后使用push_back添加元素,当当前的vector的内存不够时,会从内存中的旧位置复制到内存中的新位置,…...
关于stm32的复用和重映射问题
目录 需求IO口的复用和重映射使用复用复用加重映射 总结参考资料 需求 一开始使用stm32c8t6,想实现pwm输出,但是原电路固定在芯片的引脚PB10和PB11上,查看了下引脚的功能,需要使用到复用功能。让改引脚作为定时器PWM的输出IO口。…...
遍历数组1
package demo; import java.util.ArrayList; public class Arrilist { public static void main(String[] args) { ArrayList<String>listnew ArrayList<>(); list.add("汤神"); list.add("yyx"); list.add("hong go…...
Go语言 一些问题了解
一、读取文件数据,是阻塞还是非阻塞的? 分两种情况:常规读取文件数据,和网络IO读取数据 1. 常规读取文件数据: io.Reader 和 bufio.Reader 是阻塞进行的。 bufio.Reader 提供缓冲的读取操作,意味着数据是…...
C++ Primer 第五版 第15章 面向对象程序设计
面向对象程序设计基于三个基本概念:数据抽象、继承和动态绑定。 继承和动态绑定对编写程序有两方面的影响:一是我们可以更容易地定义与其他类相似但不完全相同的新类;二是在使用这些彼此相似的类编写程序时,我们可以在一定程度上…...
finebi或者finereport发邮件
我们二次开发中,如果想利用产品自带的发邮件的功能,来发送自己的邮件内容。 首先 决策系统中邮件相关信息要配置好之后: 这里配好了发件人,以及默认发件人后, private void sendEmail(String content,String subject)…...
基于聚类和回归分析方法探究蓝莓产量影响因素与预测模型研究
🌟欢迎来到 我的博客 —— 探索技术的无限可能! 🌟博客的简介(文章目录) 目录 背景数据说明数据来源思考 正文数据预处理数据读取数据预览数据处理 相关性分析聚类分析数据处理确定聚类数建立k均值聚类模型 多元线性回…...
【数据结构】从前序与中序遍历,或中序与后序遍历序列,构造二叉树
欢迎浏览高耳机的博客 希望我们彼此都有更好的收获 感谢三连支持! 首先,根据先序遍历可以确定根节点E,再在中序遍历中通过E确定左树和右数 ; 设立inBegin和inEnd,通过这两个参数的游走,来进行子树的创建&a…...
ARM公司发展历程
Arm从1990年成立前开始,历经漫长岁月树立各项公司里程碑及产品成就,一步步成为全球最普及的运算平台。 添加图片注释,不超过 140 字(可选) Acorn 时期 1978年,Chris Curry和Hermann Hauser共同创立了Acorn…...
C# :IQueryable IEnumerable
文章目录 1. IEnumerable2. IQueryable3. LINQ to SQL4. IEnumerable & IQueryable4.1 Expression4.2 Provider 1. IEnumerable namespace System.Collections: public interface IEnumerable {public IEnumerator GetEnumerator (); }public interface IEnumerator {pubi…...
三、生成RPM包
文章目录 1、编译生成so、bin 通过此工程编译生成so\bin文件 2、将so\bin打包到rpm中 ###### 1.生成可执行文件、库文件 ######### cmake_minimum_required(VERSION 3.15)project(compute) set(target zls_bin) set(target2 libcompute.so) # 依赖的头文件 include_directori…...
单实例11.2.0.4迁移到11.2.0.4RAC_使用rman异机恢复
保命法则:先备份再操作,磁盘空间紧张无法备份就让满足,给自己留退路。 场景说明: 1.本文档的环境为同平台、不同版本(操作系统版本可以不同,数据库版本相同),源机器和目标机器部分…...
MySQL之查询性能优化(二)
查询性能优化 慢查询基础:优化数据访问 查询性能低下最基本的原因是访问的数据太多。某些查询可能不可避免地需要筛选大量数据,但这并不场景。大部分性能低下的查询都可以通过减少访问的数据量的方式进行优化。对于低效的查询,我们发现通过下面两个步骤…...
The Best Toolkit 最好用的工具集
The Best Toolkit 工欲善其事,必先利其器,整理过往工作与生活中遇到的最好的工具软件 PDF合并等 PDF24 Tools PDF查看器 SumatraPDF 可以使用黑色来查看,相对不伤眼睛,也有电子书相关的阅读器 Kindle pdf裁边工具 briss 软件卸载…...
使用C#反射中的MAKEGENERICTYPE函数,来为泛型方法和泛型类指定(泛型的)类型
MakeGenericType 是一个在 C# 中用于创建开放类型的实例的方法。开放类型是一种未绑定类型参数的泛型类型。当你有一个泛型类型定义,并且想要用特定的类型实例化它时,你可以使用 MakeGenericType 方法。 public Type MakeGenericType (params Type[] ty…...
sql注入 (运用sqlmap解题)
注:level参数 使用–batch参数可指定payload测试复杂等级。共有五个级别,从1-5,默认值为1。等级越高,测试的payload越复杂,当使用默认等级注入不出来时,可以尝试使用–level来提高测试等级。 --level 参数决定了 sql…...
HTML5 Canvas 绘图教程二
在本教程中,我们将探讨 canvas 的高级用法,包括复杂的绘图 API、坐标系统和变换操作、平滑动画技术以及复杂应用和游戏开发的实践。 1. 绘图 API 高级方法 1.1 二次贝塞尔曲线 (quadraticCurveTo) 二次贝塞尔曲线需要两个点:一个控制点和一…...
Linux 命令 find 的深度解析与使用
Linux 命令 find 的深度解析与使用 在 Linux 系统中,find 命令是一个功能强大的工具,用于在文件系统中搜索文件或目录。无论是基于文件名、文件类型、文件大小、文件权限,还是基于文件的最后修改时间等,find 命令都能提供灵活的搜…...
字符串操作记录
1 拼接 Concat():拼接字符串 Let stringvalue “hello ”; Let result stringvalue.concat(“world”) Console.log(result) // “hello world” 2 删 Let stringvalue “hello world”Console.log(stringvalue.slice(3)); // ‘lo world’Console.log(stringvalue.subst…...
Leetcode 3576. Transform Array to All Equal Elements
Leetcode 3576. Transform Array to All Equal Elements 1. 解题思路2. 代码实现 题目链接:3576. Transform Array to All Equal Elements 1. 解题思路 这一题思路上就是分别考察一下是否能将其转化为全1或者全-1数组即可。 至于每一种情况是否可以达到…...
(十)学生端搭建
本次旨在将之前的已完成的部分功能进行拼装到学生端,同时完善学生端的构建。本次工作主要包括: 1.学生端整体界面布局 2.模拟考场与部分个人画像流程的串联 3.整体学生端逻辑 一、学生端 在主界面可以选择自己的用户角色 选择学生则进入学生登录界面…...
PHP和Node.js哪个更爽?
先说结论,rust完胜。 php:laravel,swoole,webman,最开始在苏宁的时候写了几年php,当时觉得php真的是世界上最好的语言,因为当初活在舒适圈里,不愿意跳出来,就好比当初活在…...
MongoDB学习和应用(高效的非关系型数据库)
一丶 MongoDB简介 对于社交类软件的功能,我们需要对它的功能特点进行分析: 数据量会随着用户数增大而增大读多写少价值较低非好友看不到其动态信息地理位置的查询… 针对以上特点进行分析各大存储工具: mysql:关系型数据库&am…...
系统设计 --- MongoDB亿级数据查询优化策略
系统设计 --- MongoDB亿级数据查询分表策略 背景Solution --- 分表 背景 使用audit log实现Audi Trail功能 Audit Trail范围: 六个月数据量: 每秒5-7条audi log,共计7千万 – 1亿条数据需要实现全文检索按照时间倒序因为license问题,不能使用ELK只能使用…...
什么是库存周转?如何用进销存系统提高库存周转率?
你可能听说过这样一句话: “利润不是赚出来的,是管出来的。” 尤其是在制造业、批发零售、电商这类“货堆成山”的行业,很多企业看着销售不错,账上却没钱、利润也不见了,一翻库存才发现: 一堆卖不动的旧货…...
微信小程序 - 手机震动
一、界面 <button type"primary" bindtap"shortVibrate">短震动</button> <button type"primary" bindtap"longVibrate">长震动</button> 二、js逻辑代码 注:文档 https://developers.weixin.qq…...
HashMap中的put方法执行流程(流程图)
1 put操作整体流程 HashMap 的 put 操作是其最核心的功能之一。在 JDK 1.8 及以后版本中,其主要逻辑封装在 putVal 这个内部方法中。整个过程大致如下: 初始判断与哈希计算: 首先,putVal 方法会检查当前的 table(也就…...
【C++特殊工具与技术】优化内存分配(一):C++中的内存分配
目录 一、C 内存的基本概念 1.1 内存的物理与逻辑结构 1.2 C 程序的内存区域划分 二、栈内存分配 2.1 栈内存的特点 2.2 栈内存分配示例 三、堆内存分配 3.1 new和delete操作符 4.2 内存泄漏与悬空指针问题 4.3 new和delete的重载 四、智能指针…...
MacOS下Homebrew国内镜像加速指南(2025最新国内镜像加速)
macos brew国内镜像加速方法 brew install 加速formula.jws.json下载慢加速 🍺 最新版brew安装慢到怀疑人生?别怕,教你轻松起飞! 最近Homebrew更新至最新版,每次执行 brew 命令时都会自动从官方地址 https://formulae.…...
