d3d12龙书学习之MiniEngine的最小化实现（十五） 龙书第19章 法线贴图 Normal Map

为什么要有法线贴图

先来看一张截图

很容易发现，这个柱子的反光不对，一眼看过去就知道是一张贴图，非常的不真实。
因为我们的柱子模型，本身就是平滑的。当然了可以通过雕刻，使得柱子模型完美的匹配对应的纹理。但工作量太大。

于是就用到了法线贴图技术

原理

• 根据贴图纹理生成一张法线贴图
• 这个法线贴图中每个像素记录的是该点的法向量
• 在PS阶段，通过该点本身的法向量与法线贴图中记录的法向量进行一些计算，来计算出一个新的法向量
• 使用新的法向量参与后边的光照等计算

实施

原书代码已经提供好了法线贴图，这里直接使用就好。

• 我们直接把第18章的代码拷过来作为基础代码。
• 简单调整下代码结果，把新的几张法线贴图加入到纹理队列中
• 跑一次看看结果是否正确。

之所以进行上边的步骤，在于我本身擅长的是迭代式开发。这样一小步一小步的做，期间发现了问题比较容易定位。

运行起来，发现符合预期。
github：
https://github.com/mversace/DirectX12-MiniEngine-Dragon/tree/ecd7c09258f26212e4e77b9c530376f05e8e3d2e

接下来就是shader的修改。
在这里，顶点结构中新添加了切线。

• 在VS中把切线转换到世界坐标系
• 添加源码中的那个计算函数
• 在PS中利用新函数计算出新的法向量

这个新函数，我没有细看，工作就是根据原法线、切线、法线贴图中的法线，计算出一个新的法线

//---------------------------------------------------------------------------------------
// Transforms a normal map sample to world space.
//---------------------------------------------------------------------------------------
float3 NormalSampleToWorldSpace(float3 normalMapSample, float3 unitNormalW, float3 tangentW)
{
    // Uncompress each component from [0,1] to [-1,1].
    float3 normalT = 2.0f * normalMapSample - 1.0f;

    // Build orthonormal basis.
    float3 N = unitNormalW;
    float3 T = normalize(tangentW - dot(tangentW, N) * N);
    float3 B = cross(N, T);

    float3x3 TBN = float3x3(T, B, N);

    // Transform from tangent space to world space.
    float3 bumpedNormalW = mul(normalT, TBN);

    return bumpedNormalW;
}

然后程序跑起来，纹理不对劲。

开始挺长时间的调试。。。VS的图形调试真的是无限崩溃啊

MiniEngine注意点

最终定位到问题点在于纹理载入函数，对于法线贴图，第二个参数应该传为false。否则会修改存储格式

// 7个纹理
    m_srvs.resize(7);
    TextureManager::Initialize(L"Textures/");
    m_srvs[0] = TextureManager::LoadFromFile(L"bricks2", true)->GetSRV();
    m_srvs[1] = TextureManager::LoadFromFile(L"bricks2_nmap", false)->GetSRV();
    m_srvs[2] = TextureManager::LoadFromFile(L"tile", true)->GetSRV();
    m_srvs[3] = TextureManager::LoadFromFile(L"tile_nmap", false)->GetSRV();
    m_srvs[4] = TextureManager::LoadFromFile(L"white1x1", true)->GetSRV();
    m_srvs[5] = TextureManager::LoadFromFile(L"default_nmap", false)->GetSRV();
    m_srvs[6] = TextureManager::LoadFromFile(L"snowcube1024", true)->GetSRV();

虽然MiniEngine已经足够简单了，但依旧会有一些“坑”，难以想象直接看UE代码会是怎样的体验。

效果图