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搬運(yùn)之前在某乎寫的投稿：

最近在查找資料時(shí)，發(fā)現(xiàn)很難找到美術(shù)向有關(guān)法線的介紹（找到很多程序相關(guān)的理論知識），就根據(jù)制作經(jīng)驗(yàn)寫了一些自己的理解。

有不同理解的同學(xué)，歡迎一起討論哈~

(資料圖)

一、法線的介紹

Normal | 法線

法線是始終垂直于某平面的虛線。在數(shù)學(xué)幾何中法線指平面上垂直于曲線在某點(diǎn)的切線的一條線。

編輯切換為居中

Normal Map 法線貼圖

烘焙法線的意義，就是把高模的法線方向，用一張圖（RGB）來存儲法線信息，存到低模的表面上。貼上法線貼圖的低模，就會在視覺上產(chǎn)生凹凸不平、增加細(xì)節(jié)的渲染效果，從而看起來像高模一樣。Normal Mapping 法線貼圖本質(zhì)上就是一種圖片，只是這張圖片的用途比較特殊而已。

舉例說明：

將下面的模型烘培（3dmax烘培）在底部的面片上，會得到中間的一張2d圖片，將法線貼在面片上會得到右圖的效果

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通過法線貼圖，可以看到不同的結(jié)構(gòu)是被不同的顏色構(gòu)成的，將法線貼圖用ps打開，可以看到紅綠藍(lán)三通道。

為了更好的理解，我們從俯視角度，假設(shè)這里只有一盞直射燈，將燈放在球體的右邊，光從右到左，就得到了紅通道這張圖。然后將這盞燈放在球體的前面，光從前到后，就得到了綠通道這張圖。

同理，藍(lán)通道這張圖是光從上向下打。

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從上面的的信息可以得出，在2d的法線貼圖上，紅通道記錄高模的橫向信息并且面向右的結(jié)構(gòu)會變亮；綠通道記錄縱向信息并且面向下的結(jié)構(gòu)會變亮；藍(lán)通道則記錄了高模與低模法線方向上的坡面信息。

（以上是通過3dmax烘培得到的DirectX法線。OpenGL的法線與DirectX的法線區(qū)別是綠通道相反，也就是OpenGL綠通道的光是從后向前打）

根據(jù)各通道的信息，再回來看這張RGB法線圖，面朝下的結(jié)構(gòu)是發(fā)綠的，面朝右的結(jié)構(gòu)是發(fā)紅的，我們經(jīng)常聽到的‘綠色向上是maya’就是在我們確定了該結(jié)構(gòu)是朝上的方向，然后通過綠色來判斷是否為OpenGL法線。

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拓展一點(diǎn)，當(dāng)你掌握了法線的基礎(chǔ)知識后，也可以通過法線貼圖快速推理出結(jié)構(gòu)的方向，或是快速分辨OpenGL和DirectX。（甚至嘗試畫一些簡單的法線結(jié)構(gòu)）

二、不同軟件的烘培對比

烘培前有幾個(gè)參數(shù)需要了解：

cage。 包裹框，可以理解為是將包裹框內(nèi)的高模結(jié)構(gòu)烘培在法線上，同時(shí)烘培方向是從包裹框到低模的點(diǎn)對點(diǎn)。

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padding。溢出值，烘培的法線顏色向uv框外溢出的像素單位。

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光滑組（軟硬邊）

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UVshell。uv框的間距，一般512的貼圖是4個(gè)像素單位，1024是6個(gè)，2048是8個(gè)

烘培開始：

了解了法線基本原理，下面我們對一些基礎(chǔ)模型做實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)不同條件下的法線貼圖效果

低模

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高模

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我們通過3dmax（2017）、Maya（2019）、Substance Painter（2020.2.1）、Marmoset Toolbag（3.08）四個(gè)軟件進(jìn)行烘培，以Substance Painter和Unity的效果作為直接效果參考

法線圖：

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Substance Painter內(nèi)的效果：

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Unity內(nèi)的效果：

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對比：

首先通過法線貼圖，不難看出圓錐出現(xiàn)了非常明顯的不同；其次是球體和環(huán)形圈在Marmoset Toolbag的貼圖上出現(xiàn)了較明顯的不同，其他三張卻比較接近；其他的幾何體在貼圖上看不出有明顯的不同。下面我們通過在sp和八猴的截圖對比一下這些不同的法線貼圖對模型效果產(chǎn)生了怎樣的影響

首先是圓錐：

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可以看到，3dmax和八猴的法線使反光產(chǎn)生了扭曲。

然后是環(huán)形圈：

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可以看到，八猴產(chǎn)生了接縫和錯(cuò)誤的圓滑信息。

然后是球體：

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同樣的，八猴產(chǎn)生了接縫和錯(cuò)誤的圓滑信息。

三、光滑組（軟硬邊）和UV對法線的影響

這里我們以3dmax烘培舉例（3dmax的烘培更容易控制），max使用的是光滑組

當(dāng)存在光滑組和uv兩個(gè)變量時(shí)，會出現(xiàn)下面四種情況，我們嘗試用這四個(gè)低模烘培同一個(gè)高模，附上法線圖和sp中的效果圖

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比較后發(fā)現(xiàn)：

1.光滑組相連的模型，法線貼圖都存在大漸變色，導(dǎo)致模型的法線效果會很奇怪（平面上有發(fā)暗發(fā)亮的光影）。當(dāng)你發(fā)現(xiàn)你的模型出現(xiàn)這種漸變時(shí)，一定是出現(xiàn)了光滑組的問題。

2.中間的兩個(gè)模型出現(xiàn)了不同程度的接縫（第三個(gè)模型的接縫非常明顯，第二個(gè)模型則弱一些）。光滑組和uv統(tǒng)一相連或斷開，是不會出現(xiàn)明顯接縫的，當(dāng)遇到接縫問題，優(yōu)先考慮模型的光滑組和uv是否統(tǒng)一。

標(biāo)簽： 法線貼圖 OPENGL SUBSTANCE PAINTER DIRECTX 3DMAX marmoset toolbag unity maya NORMAL 基礎(chǔ)知識 可以通過