Perché si utilizza lo spazio della fotocamera invece dello spazio modello per le normali?

Question

Sto imparando la grafica OpenGL e sto entrando nell'ombra. Le esercitazioni che sto leggendo mi stanno dicendo di trasformare le mie normali e il vettore di luce nello spazio della fotocamera. Perchè è questo? Perché non riesci a mantenere le corde nello spazio modello?

Una domanda di follow-up è come gestire le trasformazioni del modello. Non riesco a trovare una risposta definitiva. Al momento ho questo codice:

vec3 normCamSpace = normalize(mat3(V) * normal);" 
vec3 dirToLight = (V*vec4(lightPos, 0.0)).xyz;" 
float cosTheta = clamp(dot(normCamSpace, dirToLight),0,1);" 

V è la matrice di visualizzazione o la matrice della telecamera. Non sono sicuro di come spostare o modificare la luce quando il modello cambia in posizione, rotazione e scala.

Answer 1

Il motivo principale è che in genere le posizioni di luce non vengono fornite nello spazio modello, ma nello spazio mondiale. Tuttavia, affinché l'illuminazione funzioni in modo efficiente, tutti i calcoli devono avvenire in uno spazio comune. Nella tua solita catena trasformazione, modello coordinate locali vengono trasformate dalla matrice modelview direttamente nello spazio vista

p_view = MV · p_local 

Poichè normalmente ha un solo matrice modelview sarebbe ingombrante per separare questo steap in qualcosa come

p_world = M · p_local 
p_view = V · p_world 

Per questo è necessaria la separazione della MV.

Poiché la trasformazione di proiezione si verifica tradizionalmente come un passaggio separato, lo spazio di visualizzazione è il "terreno inferiore comune" naturale su cui basare il calcolo dell'illuminazione. Implica solo la trasformazione trasformando le posizioni di luce dal mondo allo spazio visivo, e poiché le posizioni di luce non sono molto complesse, ciò viene fatto sulla CPU e le posizioni di luce tradotte sono date come shader.

Nota che nulla ti impedisce di eseguire calcoli di illuminazione nello spazio mondiale o di modellare lo spazio locale. Ci vuole solo trasformare correttamente le posizioni chiare.

Answer 2

Sto imparando la grafica OpenGL e sto entrando nell'ombra. Le esercitazioni che sto leggendo mi stanno dicendo di trasformare le mie normali e il vettore di luce nello spazio della fotocamera. Perchè è questo? Perché non riesci a mantenere le corde nello spazio modello?

In realtà, se si sta scrivendo lo shader, è possibile utilizzare qualsiasi spazio di coordinate desiderato. L'IMO che calcola l'illuminazione nello spazio mondiale si sente più "naturale", ma è questione di gusti.

Tuttavia, ci sono due piccoli particolari:

1. Non si può "naturalmente" calcola l'illuminazione nello spazio oggetti, se l'oggetto è una maglia pelle (modello del personaggio animato da ossa). Tale modello richiederà spazio mondiale o spazio di visualizzazione. Se il tuo oggetto può essere solo tradotto e ruotato (solo trasformazioni affini), l'illuminazione può essere facilmente calcolata nello spazio modello/oggetto. Penso che alcuni motori di gioco funzionino in questo modo.
2. Se si utilizza lo spazio della fotocamera, è possibile eliminare una sottrazione quando si calcolano le luci speculari. I modelli speculari Blinn/Phong richiedono il vettore per (o da) occhio per calcolare il fattore speculare. Nel vettore dello spazio della telecamera da un punto all'altro è uguale alla posizione del punto. Questa è una ottimizzazione molto piccola e probabilmente non ne vale la pena.