Восстановление нормального после вращения модели экземпляра в HLSL

Question

Я начинаю использовать технику "инстанцированной модели", чтобы нарисовать мою сцену, и у меня проблема с вершиной нормали

Я даю HLSL МАТРИЦУ (вращение / масштабирование / положение) для рисования каждого экземпляра модели, но я не могу получить нормальный результат после их поворота.

3D-моделирование моей модели работает нормально после применения MATRIX, но свет действительно странный в зависимости от нормальной ориентации.

struct InstancingVSinput
{
    float4 Position : SV_POSITION0;
    float4 Norm : NORMAL0;
    float2 TexCoord : TEXCOORD0;
};

struct InstancingVSoutput
{
    float4 Position : POSITION0;
    float3 Norm : NORMAL0;
    float2 TexCoord : TEXCOORD0;
};

    InstancingVSoutput InstancingVS(InstancingVSinput input, 
                                    float4 InstPos : POSITION1, float4 InstTexCoord : TEXCOORD1,
                                    float4 Mat1 : POSITION2, float4 Mat2 : POSITION3, float4 Mat3 : POSITION4, float4 Mat4 : POSITION5)
    {
        InstancingVSoutput output;

        float4x4 O = float4x4(Mat1, Mat2, Mat3, Mat4);

        float4 pos = mul(input.Position,xWorld);
        pos = mul(input.Position, O);
        pos = InstPos + pos;

        O = transpose(O);

        float3 norm = normalize((float3)input.Norm);
        norm = mul(norm, (float3x3)O);

        pos = mul(pos, WVP);

        output.Position = pos;
        output.Norm = norm;

        output.TexCoord = float2((input.TexCoord.x / 2.0f) + (1.0f / 2.0f * InstTexCoord.x),
                                 (input.TexCoord.y / 2.0f) + (1.0f / 2.0f * InstTexCoord.y));
        return output;
    }

    float4 InstancingPS(InstancingVSoutput input) : COLOR0
    {
        float4 C = tex2D(TextureSampler, input.TexCoord);
        float3 N = input.Norm;
        C.rgb *= dot(float3(0, -1, -1), N);
        return C;
    }

Должны ли вы предложить мне правильный способ получения моего нормального после вращения?

Thanx

Крис

Answer 1

Если ваша матрица экземпляров содержит какое-либо масштабирование, вам нужно нормализовать нормали после умножения. Кроме того, если масштабирование не является равномерным, вы должны умножить входные нормали на обратную транспонированность матрицы. В настоящее время вы применяете только транспонирование, но не наоборот.

Однако вычисление обратной матрицы - дорогостоящая операция, поэтому подумайте о том, чтобы предварительно вычислить ее вне шейдера.

Answer 2

Проблема решена, все нормально. На самом деле, код HLSL был хорош... но проблема сохранялась из-за плохого вычисления нормалей вершин. Теперь у меня хорошие лица с хорошим направлением света.

Answer 3

Вот следующие строки, которые я изменил, чтобы выразить ваше решение:

1 - Подготовьте свойства экземпляров, просто добавьте новое для Inverse Transpose Matrix (предварительно вычислено)

        Matrix MatRot = Matrix.CreateRotationX(3 - rnd.Next(6)) * 
                        Matrix.CreateRotationY(3 - rnd.Next(6)) * 
                        Matrix.CreateRotationZ(3 - rnd.Next(6));
        instances[i].Geometry = Matrix.CreateScale(0.5f + rnd.Next(2)) * MatRot;
        instances[i].Inverse = Matrix.Transpose(Matrix.Invert(MatRot));

2 - шейдер воспринимает эту новую матрицу и использует ее для каждой модели

float4x4 WVP;
float4x4 WV;
float4x4 xLightView;
float4x4 xLightProj;
float4x4 xWorld;

texture cubeTexture;
sampler TextureSampler = sampler_state
{
    texture = <cubeTexture>;
    mipfilter = LINEAR;
    minfilter = LINEAR;
    magfilter = LINEAR;
};

struct InstancingVSinput
{
    float4 Position : SV_POSITION;
    float4 Norm : NORMAL0;
    float2 TexCoord : TEXCOORD0;
};

struct InstancingVSoutput
{
    float4 Position : POSITION0;
    float4 Norm : NORMAL0;
    float2 TexCoord : TEXCOORD0;
};

InstancingVSoutput InstancingVS(InstancingVSinput input, 
                                float4 InstPos : POSITION1, float4 InstTexCoord : TEXCOORD1,
                                float4 Mat1 : POSITION2, float4 Mat2 : POSITION3, float4 Mat3 : POSITION4, float4 Mat4 : POSITION5,
                                float4 Mat5 : POSITION6, float4 Mat6 : POSITION7, float4 Mat7 : POSITION8, float4 Mat8 : POSITION9)
{
    InstancingVSoutput output;

    float4x4 O = float4x4(Mat1, Mat2, Mat3, Mat4);
    float4x4 I = float4x4(Mat5, Mat6, Mat7, Mat8);

    float4 pos = mul(input.Position,xWorld);
    pos = mul(input.Position, O);
    pos = InstPos + pos;

    pos = mul(pos, WVP);
    output.Position = pos;

    output.Norm = normalize(mul(input.Norm,I));

    output.TexCoord = float2((input.TexCoord.x / 2.0f) + (1.0f / 2.0f * InstTexCoord.x),
                             (input.TexCoord.y / 2.0f) + (1.0f / 2.0f * InstTexCoord.y));

    return output;
}

float4 InstancingPS(InstancingVSoutput input) : COLOR0
{
    float4 C = tex2D(TextureSampler, input.TexCoord);

    C.rgb *= dot(input.Norm , normalize(float3(0, -1, -1)));
    return C;
}

technique Instancing
{
    pass Pass0
    {
        VertexShader = compile vs_5_0 InstancingVS();
        PixelShader = compile ps_5_0 InstancingPS();
    }
}

Идея?

Answer 4

Как вы можете видеть, мои лица плохо освещены в зависимости от нормы

Нажмите, чтобы увидеть картинку