有什么理由要用TBN矩阵的逆吗？

Question

我最近在学习与TBN矩阵相关的东西。我已经知道了这个TBN矩阵是如何计算的，以及我们将如何使用它将法线从切线空间转换到对象/世界空间(取决于TBN的基向量)，以便能够通过同一空间中的灯光来计算它们。

但我也注意到，几乎在教授这个主题的每个教程中，总是有一个部分讲述如何计算TBN的逆，以便您可以将灯光转换为切线空间作为一种选择。

实际上，这只是一种选择，但我们这样做有什么原因吗？将法线从切线空间转换到对象/世界空间和将灯光从对象/世界空间转换到切线空间之间有什么区别吗？我们是否可以获得一些性能，或者我们是否可以节省大量内存或计算成本？我就是搞不清楚，因为我认为它们的计算量是一样的，因为每个顶点都有自己独特的TBN矩阵。

谢谢你的帮助~

Answer 1

由于各种原因，法线贴图通常存储在切线空间中(精度更高，可以在多个对象之间共享贴图，可以为对象设置动画，等等)。如果你想在世界空间中照明，你必须使用TBN矩阵将每像素的法线转换到世界空间中。一种常见的优化方法是将灯光转换为每个顶点的切线空间，并在三角形中对其进行插值。这节省了相对昂贵的每个像素的矩阵变换，而只执行每个顶点的变换。

这种优化在旧硬件上更受欢迎，其中像素着色器的性能和复杂性必须非常严格地管理。当渲染过程中只有一个灯光时，这也是最有意义的，因为对于多个灯光，您必须将每个灯光转换到世界空间，并且您很快就会消耗掉任何节省的空间并烧掉插值器。现在，你更有可能看到延迟渲染器将所有法线转换到世界空间，并将它们写到G缓冲区，或者向前/向前+渲染器，它在单个过程中应用多个灯光，因此在世界空间中进行照明计算通常会更高效。