法线

法线

法线是一条垂直于表面的假想线。在3D图形中，法线告诉渲染器表面朝向哪个方向。这对于照明计算至关重要。当光线照射到表面时，渲染器会查看法线以确定光线如何反弹。如果法线指向光源，表面就明亮；如果指向相反方向，表面就暗淡。

3D建模中有两种法线：面法线和顶点法线。面法线垂直于每个单独的多边形面。它们用于背面剔除，即判断多边形在当前摄像机角度下是否可见。如果面法线背离摄像机，则该多边形不会被绘制，从而节省处理能力。顶点法线是每个顶点周围面法线的平均值，用于平滑着色。

平滑着色使得低多边形模型看起来光滑而不是有棱角。渲染器在多边形表面插值顶点法线，从而创建曲面的错觉。这就是为什么由一百个多边形组成的球体看起来可以完美圆形。如果你想要一个硬边，比如盒子的边缘，你可以分割顶点法线，使得每个面在边缘处有自己的法线。

法线贴图是一种纹理，它将法线方向信息存储为RGB颜色。平坦表面的法线指向正上方，在法线贴图中编码为紫蓝色。当将法线贴图应用于低多边形模型时，它会欺骗渲染器，使其认为表面具有比实际更多的细节。凸起、凹痕和划痕并不是真实的几何体，但光照让它们看起来很真实。

法线贴图对于视觉特效至关重要，因为它们可以让你在不付出数百万多边形渲染代价的情况下获得高分辨率细节。你可以雕刻一个高分辨率模型，将细节烘培到法线贴图中，然后应用于低分辨率版本。结果看起来几乎与高分辨率模型一样好，但渲染速度要快得多。这项技术用于所有现代视觉特效和游戏制作中。