OpenGL - Parallax Mapping

视差贴图(Parallax Mapping)和法线贴图一样视差贴图能够极大提升表面细节，使之具有深度感。它也是利用了视错觉，然而对深度有着更好的表达，与法线贴图一起用能够产生难以置信的效果。

视差贴图属于位移贴图(Displacement Mapping)技术的一种，它对根据储存在纹理中的几何信息对顶点进行位移或偏移。一种实现的方式是比如有1000个顶点，根据纹理中的数据对平面特定区域的顶点的高度进行位移。这样的每个纹理像素包含了高度值纹理叫做高度贴图。一张简单的砖块表面的高度贴图如下所示：

视差贴图背后的思想是修改纹理坐标使一个fragment的表面看起来比实际的更高或者更低，所有这些都根据观察方向和高度贴图。在A位置上的fragment不再使用点A的纹理坐标而是使用点B的。随后我们用点B的纹理坐标采样，观察者就像看到了点B一样。

视差贴图的另一个问题是，当表面被任意旋转以后很难指出从P获取哪一个坐标。我们在视差贴图中使用了切线空间，这个空间P向量的x和y元素总是与纹理表面对齐。

// 把fragment的纹理坐标和切线空间中的fragment到观察者的方向向量为输入
// 返回经位移的纹理坐标
vec2 ParallaxMapping(vec2 texCoords, vec3 viewDir)
{ 
    float height =  texture(depthMap, texCoords).r;
    // viewDir.xy除以viewDir.z: 因为viewDir向量是经过了标准化的，viewDir.z会在0.0到1.0之间的某处。当viewDir大致平行于表面时，它的z元素接近于0.0，除法会返回比viewDir垂直于表面的时候更大的P¯向量。所以，从本质上，相比正朝向表面，当带有角度地看向平面时，我们会更大程度地缩放P¯的大小，从而增加纹理坐标的偏移；这样做在视角上会获得更大的真实度。
    vec2 p = viewDir.xy / viewDir.z * (height * height_scale);
    return texCoords - p;    
}
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Steep Parallax Mapping

陡峭视差映射(Steep Parallax Mapping)是视差映射的扩展，原则是一样的，但不是使用一个样本而是多个样本来确定向量P到B。即使在陡峭的高度变化的情况下，它也能得到更好的结果，原因在于该技术通过增加采样的数量提高了精确性。

从上到下遍历深度层，我们把每个深度层和储存在深度贴图中的它的深度值进行对比。如果这个层的深度值小于深度贴图的值，就意味着这一层的P向量部分在表面之下。我们继续这个处理过程直到有一层的深度高于储存在深度贴图中的值：这个点就在（经过位移的）表面下方。

当垂直看一个表面的时候纹理时位移比以一定角度看时的小，我们可以在垂直看时使用更少的样本，以一定角度看时增加样本数量。

Parallax Occlusion Mapping

视差遮蔽映射(Parallax Occlusion Mapping)和陡峭视差映射的原则相同，但不是用触碰的第一个深度层的纹理坐标，而是在触碰之前和之后，在深度层之间进行线性插值。根据表面的高度距离啷个深度层的深度层值的距离来确定线性插值的大小。