游戏开发指南/理论/灯光/光线法线

为了展示光线应该如何与几何图形交互，应该使用一个光线法向量。

面法线与顶点法线

左图：面法线（a），顶点法线（b）。右图：顶点法线在角度小于 90° 的形状上。请注意，图像的几何形状看起来像面法线，尽管使用了顶点法线（可能需要更换更直观的图像）。

面法线（平滑着色/面化/面化）

在这里，您可以计算每个面的法向量，并将其直接应用到面的每个顶点上。参见右侧左图中的 **a** 以了解说明。面法线更容易计算，它们为几何图形提供一种“复古”外观。

顶点法线（古劳德着色/冯氏着色/平滑着色）

顶点法线是指，您不仅关注单个几何图形，还关注所有连接到它的几何图形。为此，您首先需要为每个几何图形计算面法线，之后，当有多个几何图形共享同一个点时，您需要取平均值，您可以使用以下公式进行操作

${\overrightarrow {V_{1}}}+{\overrightarrow {V_{2}}}\dots +{\overrightarrow {V_{n}}}={\overrightarrow {V}}$，然后对其进行归一化：${\hat {V}}={\frac {\overrightarrow {V}}{|{\overrightarrow {V}}|}}$。

组合成一个数学语句看起来像

${\hat {V}}={\frac {{\overrightarrow {V_{1}}}+{\overrightarrow {V_{2}}}\dots +{\overrightarrow {V_{n}}}}{{\bigg |}{\overrightarrow {V_{1}}}+{\overrightarrow {V_{2}}}\dots +{\overrightarrow {V_{n}}}{\bigg |}}}$

注意：虽然从数学上来说，这更好，但从计算上来说，它并不更好。对于计算机使用，请使用第一种方法，它需要额外的临时变量存储，但处理器更容易处理。

顶点法线比面法线在计算上更密集，但它们产生的效果更好，更逼真。如果要使用面法线获得类似的效果，则需要更多多边形，这在计算上更密集。从第一张图像（**b** 部分）中应该注意的一点是，如果存在像 90° 或更大的尖锐角，那么最终效果可能更差。因此，对于大于 ∼80° 的角度，它们可能应该使用面法线进行着色。

外部链接

Youtube

• 来自游击队 CG 项目的示例：平滑着色