TangentSpace的法线转换到ViewSpace

最新推荐文章于 2022-04-13 21:46:02 发布

kevin_dust

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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/kevin_dust/article/details/51903097

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本文探讨了在三维图形渲染中，从对象空间到视图空间变换时，顶点的法线为何不能直接使用Model-View矩阵变换。通过数学推导，解释了如何正确变换法线以保持其与切线的垂直关系，并指出了特殊情况下的变换规则。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

图片稍后补上
对于顶点来说,从object Space转换到eye space, 使用model-view矩阵就好了.那么顶点的法线是否也可以直接使用model-view矩阵转化?
　　通常情况下是不行的.
　　如下两张图是顶点的tangent和normal向量使用m-v矩阵从object space到eye space的变换:
　　
　　可以看到在eye-space中,tangent的方向仍符合定义,normal则不再垂直于tangent了.m-v矩阵不适用于normal.
　　令T为tangent,MV为model-view矩阵.P1, P2为tangent联系的2个顶点.
　　T = P2 - P1
　　T’ = T * MV = (P2 - P1) * MV = P2 * MV - P1 * MV = P2’ - P1’
　　因此T’保留了tangent的定义.但对于normal,你也可以找到N=Q2-Q1代表它,但是变换后Q2’-Q1’却不能保证垂直于T’.object space到view space,角度关系被改变了.
　　如何求出normal的变换,维持与tangent垂直?假设该变换为G.
　　normal与tangent垂直:
　　N’.T’ = (GN).(MT) = 0
　　由于GN相乘是一个向量，向量等于他自己的转置：GN = (GN)T
　　(GN).(MT) = (GN)T * (MT) = (GN)T(MT) = (NTGT)(MT) = NTGTMT = 0
　　注意到NTT为0:
　　若GTM = I,则上式成立.因此G=(M-1)T.
　　即normal matrix是model-view矩阵的逆矩阵的转置矩阵.
　　若model-view矩阵是一个正交矩阵,则G=M.这便是例外情况下normal matrix为model-view矩阵.