Question

在我正在处理的延迟着色引擎中，我目前将法向量存储在内部格式为GL_RGBA16F的缓冲区中。我一直都知道这不是最好的解决方案，但我没时间处理它。

最近我读了"Survey of Efficient Representations for Independent Unit Vectors"，这启发我使用八面体法向量（ONV）并将缓冲区更改为GL_RG16_SNORM：

对法线向量进行编码（vec3至vec2）：

// Returns +/- 1
vec2 signNotZero( vec2 v )
{
    return vec2((v.x >= 0.0) ? +1.0 : -1.0, (v.y >= 0.0) ? +1.0 : -1.0);
}

// Assume normalized input. Output is on [-1, 1] for each component.
vec2 float32x3_to_oct( in vec3 v )
{
    // Project the sphere onto the octahedron, and then onto the xy plane
    vec2 p = v.xy * (1.0 / (abs(v.x) + abs(v.y) + abs(v.z)));
    // Reflect the folds of the lower hemisphere over the diagonals
    return (v.z <= 0.0) ? ((1.0 - abs(p.yx)) * signNotZero(p)) : p;
}

解码法线向量（vec2到vec3）：

vec3 oct_to_float32x3( vec2 e )
{
    vec3 v = vec3(e.xy, 1.0 - abs(e.x) - abs(e.y));
    if (v.z < 0) v.xy = (1.0 - abs(v.yx)) * signNotZero(v.xy);
    return normalize(v);
}

由于我现在已经实现了各向异性光模型，因此必须存储切向量以及法向量。我想将两个向量存储在帧缓冲区的一个相同的颜色附件中。这让我想到了我的问题。将单位法向量和切向量打包到缓冲区中有什么有效的折衷方案？当然，使用纸上的算法将RG通道中的法线向量和BA缓冲区的GL_RGBA16_SNORM通道中的切线向量存储起来很容易，这是我的目前的实施也是如此但由于法向量和切线向量总是正交，因此必须有更优雅的方式，这可以提高准确性或节省记忆。

所以真正的问题是：我如何利用我知道2个向量是正交的这一事实？我可以将两个向量存储在GL_RGB16_SNORM缓冲区中，如果不存储，我可以在将它们打包到GL_RGBA16_SNORM缓冲区时提高可靠性。

Answer 1

以下考虑纯粹是数学上的，我没有实践经验。但是，我认为特别是选项2可能是一个可行的候选人。

以下两个选项的共同点是它们如何说明问题：给定法线（可以使用ONV重建），如何使用单个数字对切线进行编码。

选项1

第一个选项非常接近meowgoesthedog建议的内容。定义任意参考向量（例如(0, 0, 1)）。然后将切线编码为角度（标准化为[-1, 1]范围），您需要围绕法线旋转此向量以匹配切线方向（当然，在切线平面上投影之后）。您将需要两个不同的参考矢量（甚至三个），并根据法线选择正确的参考矢量。您不希望参考向量与法线平行。我认为这在计算上比第二种选择更昂贵，但需要测量。但是你会得到一个统一的错误分布作为回报。

选项2

让我们考虑与切线正交的平面。该平面可以由切线或位于平面中的两个矢量定义。我们知道一个向量：表面法线。如果我们知道第二个向量v，我们可以将切线计算为t = normalize(cross(normal, v))。为了对这个向量进行编码，我们可以规定两个组件并解决剩下的一个组件。例如。让我们的向量为(1, 1, x)。然后，为了对矢量进行编码，我们需要找到x，这样cross((1, 1, x), normal)与切线平行。这可以通过一些简单的算法来完成。同样，您需要一些不同的矢量模板来考虑所有场景。最后，你有一个方案，其编码器更复杂，但其解码器不会更简单。错误分布不会像选项1那样统一，但对于合理选择的矢量模板应该没问题。

打包法向量和切向量

1 个答案:

选项1

选项2