Нормальное отображение: матрица TBN отличается в вершинном шейдере по сравнению с фрагментным шейдером

Я работаю над реализацией нормального отображения для учебника и в учебных целях, я хотел бы передать матрицу TBN фрагментному шейдеру (из вершинного шейдера), чтобы я мог преобразовать нормальные векторы в касательном пространстве в мировое пространство для освещения расчеты. Нормальное отображение применяется к 2D-плоскости с нормальным направлением в положительном направлении z.

Однако, когда я вычисляю матрицу TBN в вершинном шейдере плоской плоскости (так что все касательные / битовые касания одинаковы для всех вершин), отображаемые нормали полностью отключаются. Хотя, если я передаю касательные / битовые и нормальные векторы к фрагментному шейдеру и создаю там TBN, он работает просто отлично, как показано на рисунке ниже (с отображенными нормалями):

Вот где это становится странным. Поскольку плоскость плоская, векторы T, B и N одинаковы для всех ее вершин, поэтому матрица TBN также должна быть одинаковой для каждого фрагмента (поскольку интерполяция фрагмента ничего не меняет). Матрица TBN в вершинном шейдере должен быть точно такой же, как матрица TBN в фрагментном шейдере, но визуальные выводы говорят об обратном.

Исходный код вершинного и фрагментного шейдеров приведен ниже:

Vertex:

#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 position;
layout (location = 1) in vec3 normal;
layout (location = 2) in vec2 texCoords;
layout (location = 3) in vec3 tangent;
layout (location = 4) in vec3 bitangent;

out VS_OUT {
vec3 FragPos;
vec3 Normal;
vec2 TexCoords;
vec3 Tangent;
vec3 Bitangent;
mat3 TBN;
} vs_out;

uniform mat4 projection;
uniform mat4 view;
uniform mat4 model;

void main()
{
gl_Position = projection * view * model * vec4(position, 1.0f);
vs_out.FragPos = vec3(model * vec4(position, 1.0));
vs_out.TexCoords = texCoords;

mat3 normalMatrix = transpose(inverse(mat3(model)));
vs_out.Normal = normalize(normalMatrix * normal);

vec3 T = normalize(normalMatrix * tangent);
vec3 B = normalize(normalMatrix * bitangent);
vec3 N = normalize(normalMatrix * normal);
vs_out.TBN = mat3(T, B, N);

vs_out.Tangent = T;
vs_out.Bitangent = B;
}

Фрагмент

#version 330 core
out vec4 FragColor;

in VS_OUT {
vec3 FragPos;
vec3 Normal;
vec2 TexCoords;
vec3 Tangent;
vec3 Bitangent;
mat3 TBN;
} fs_in;

uniform sampler2D diffuseMap;
uniform sampler2D normalMap;

uniform vec3 lightPos;
uniform vec3 viewPos;

uniform bool normalMapping;

void main()
{
vec3 normal = fs_in.Normal;
mat3 tbn;
if(normalMapping)
{
// Obtain normal from normal map in range [0,1]
normal = texture(normalMap, fs_in.TexCoords).rgb;
// Transform normal vector to range [-1,1]
normal = normalize(normal * 2.0 - 1.0);
// Then transform normal in tangent space to world-space via TBN matrix
tbn = mat3(fs_in.Tangent, fs_in.Bitangent, fs_in.Normal); // TBN calculated in fragment shader
// normal = normalize(tbn * normal); // This works!
normal = normalize(fs_in.TBN * normal); // This gives incorrect results
}

// Get diffuse color
vec3 color = texture(diffuseMap, fs_in.TexCoords).rgb;
// Ambient
vec3 ambient = 0.1 * color;
// Diffuse
vec3 lightDir = normalize(lightPos - fs_in.FragPos);
float diff = max(dot(lightDir, normal), 0.0);
vec3 diffuse = diff * color;
// Specular
vec3 viewDir = normalize(viewPos - fs_in.FragPos);
vec3 reflectDir = reflect(-lightDir, normal);
vec3 halfwayDir = normalize(lightDir + viewDir);
float spec = pow(max(dot(normal, halfwayDir), 0.0), 32.0);

vec3 specular = vec3(0.2) * spec; // assuming bright white light color
FragColor = vec4(ambient + diffuse + specular, 1.0f);
FragColor = vec4(normal, 1.0); // display normals for debugging
}

Обе матрицы TBN явно отличаются. Ниже я скомпилировал изображение с различными выводами фрагмента шейдера:

Вы можете видеть, что векторы T, B и N верны, как и фрагментный шейдер tbn матрица, но матрица TBN от вершинного шейдера fs_in.TBN дает полностью фиктивные значения.

Я совершенно не понимаю, почему это не работает. Я знаю, что могу просто передать вектор Tangent и Bitangent фрагментному шейдеру, вычислить его там и покончить с этим, но мне довольно любопытно узнать точную причину, почему это не работает?