Сглаженные нормали касательного пространства для улучшенного рельефного отображения

В попытке улучшить визуальное качество 3D-моделей многие графические приложения используют рельефное отображение техники. Однако достижение плавных и реалистичных результатов может создать проблемы, когда нормали касательного пространства рассчитываются исключительно на основе данных о лицах.

Детали расчета

Существующий подход рассчитывает касательные, и векторы нормалей для каждого лица, игнорируя нормали, уже присутствующие в файле модели. Этот метод использует данные о краях и векторы пространства текстур для определения этих значений, полагаясь на векторное произведение для окончательного получения нормали.

Фасетная проблема

Этот подход часто приводит ограненный вид, с острыми краями и неестественными переходами между гранями. Это происходит потому, что рассчитанные нормали не являются непрерывными по вершинам, что приводит к резким изменениям освещения и теней.

Решение: нормали на основе вершин

Чтобы решить эту проблему, Решение заключается в вычислении нормалей для каждой вершины. Этого можно добиться, используя нормали, представленные в файле модели, или сглаживая их, чтобы предотвратить фасетирование.

Алгоритм

1. Инициализация аккумуляторов нормалей вершин : Назначьте каждой вершине начальный вектор нормали (0, 0, 0).
2. Вычисление и накопление нормалей лица: Для каждого лица вычислите его вектор нормали, как обычно. Добавьте эту нормаль к обычным аккумуляторам вершин, используемых в этой грани.
3. Нормализовать накопленные нормали: Разделите нормальный аккумулятор каждой вершины на количество граней, которым она принадлежит. В результате получается средняя нормаль.
4. Вычисление касательных и бинормалей: Используйте средние нормали вершин, а также данные ребер и векторы пространства текстур, чтобы вычислить векторы касательных и бинормалей для каждой вершины.
5. Использовать сглаженные нормали: Полученные нормали вершин обеспечивают более гладкую основу для вычислений касательного пространства, устраняя фасетный внешний вид и повышение реалистичности рельефного отображения.