Smooth Tangent Space Normals for Enhanced Bump Mapping

Em uma tentativa de melhorar a qualidade visual dos modelos 3D, muitos aplicativos gráficos empregam mapeamento de relevo técnicas. No entanto, alcançar resultados suaves e realistas pode representar desafios quando as normais do espaço tangente são calculadas exclusivamente com base em dados de face.

Detalhes do cálculo

A abordagem atual calcula tangente, binormal, e vetores normais por face, negligenciando os normais já presentes no arquivo de modelo. Essa técnica utiliza dados de borda e vetores de espaço de textura para determinar esses valores, contando com um produto vetorial para, em última análise, derivar o normal.

Problema de faceta

Essa abordagem geralmente resulta em uma aparência facetada, com arestas vivas e transições não naturais entre faces. Isso ocorre porque as normais calculadas não são contínuas entre os vértices, causando mudanças abruptas na iluminação e no sombreamento.

Solução: normais baseadas em vértices

Para resolver esse problema, o a solução reside no cálculo das normais por vértice. Isso pode ser conseguido utilizando as normais fornecidas no arquivo de modelo ou suavizando-as para evitar lapidação.

Algoritmo

1. Inicializar acumuladores normais de vértice : Atribua a cada vértice um vetor normal inicial de (0, 0, 0).
2. Calcular e acumular Normais de face: Para cada face, calcule seu vetor normal como de costume. Adicione esta normal aos acumuladores normais dos vértices usados ​​naquela face.
3. Normalizar Normais Acumulados: Divida o acumulador normal de cada vértice pela contagem de faces às quais ele pertence. Isso resulta em uma média normal.
4. Cálculo de tangente e binormal: Utilize as normais de vértice médias, juntamente com dados de borda e vetores de espaço de textura, para calcular os vetores tangente e binormal por vértice.
5. Usar normais suaves: As normais de vértice resultantes fornecem uma base mais suave para cálculos de espaço tangente, eliminando a aparência facetada e aprimorando a realismo do mapeamento de relevo.