爲什麼我需要在OpenGL中使用TBN矩陣？

Question

我想我無法理解TBN概念，他們使用它進行凹凸貼圖，法線貼圖等等。但是他們不能只使用模型視圖矩陣從紋理中提取法線？我需要TBN矩陣的解釋，我真的無法理解使用原因。

Answer 1

您使用的每個點和矢量都在某個參考框架中定義，但它可以從一個轉換爲另一個。

從紋理貼圖中讀取的法線位於「切線空間」中。這實際上不是強制性的，例如你可以讓它們在世界空間中定義。但想一想，如果旋轉模型，法線會發生什麼？切線空間與模型一起旋轉，這意味着法線也是這樣（即使您變形/蒙皮網格）。否則，您需要爲每個可能的旋轉提供不同的法線。
這就是爲什麼使用切線空間實際上是必需的（無論如何，這是選擇）。

現在，事情是，你的光和你的眼睛可能不是在切線空間而是在世界空間中定義的。例如半角矢量等。
只有當它們全部在同一座標系中時，才能用有意義的方式計算事物。 TBN允許你從一個轉換到另一個。

頂點單獨正常是不充分的（但在正常和T或B將被，其他的都可以使用交叉乘積計算）的同時只能與單個載體限定方向，但不是「擰」。所以，沒有至少一個向量，你的法線沒有被定義，它們可以以任何可能的方式繞着你的頂點法線旋轉，每個方向同樣有效或無效。

當您需要提取多個紋理元素（例如採樣高度圖，而非法線貼圖）時，會出現類似的情況。當然，你有一個內插的UV座標。所以它明確定義了哪個texel進行採樣。
但是現在您還想要在4x4四邊形中採樣其他3個像素。或者，也許你想做raymarching。你將在哪個方向採樣下一個紋理元素？你不知道，因爲你可以任何你喜歡的方式圍繞法向旋轉UV座標系。每次輪換同樣有效或無效。
TBN解決了這個問題，因爲N指向上（「離開紋理圖像」），T和B指向與U和V相同的方向。