OpenGL 3D渲染技术：切线空间与法向量变换，4年小Android的心路历程

法向纹理就是将法向量以颜色值的方式存储在纹理图中，一般情况下，就算没有法向纹理，模型也是有法向量的，那为什么还需要法向纹理呢？因为模型中的法向量数据，是和顶点一一对应的，而一个三角面片又是一个平面，因此一个三角面片上的法向量就是顶点的法向量，如果你注意观察，你会发现对于一个三角形来说，三个顶点的法向量是一样的，这里要注意顶点复用的情况，一个顶点位置有可能会对应多个法向量，取决于这个顶点是哪个三角形的顶点。这样对于一个三角面片来说，由于这个面所有地方的法向量都一样，因此在做光照计算时，就会得光照在一个非常光滑的平面上的效果，但是我们有时想得到一些粗糙表面的效果，比如这个经典的砖墙：

既然一个三角形是一个很平的平面，其中的法向量都一样，那如何得到粗糙的效果？可以做很多很密集的小三角形，让这些小角形朝向不同的地方，这样做有个显而易见的问题就是顶点数量变非常多，于是有大佬发明了法向纹理这个玩意，它将法向量存储在一张纹理中，在fragment shader中对法向量进行采样，得到像素级的法量向，能很方便地实现像素级凹凸不平的效果。

下面这张图展示了法向纹理能帮助我们得到像素级的法向量：

下面就来解释如何通过法向纹理得到模型上不同位置的法向量，前面提到过法向纹理是将法向量以颜色值的方式存储在纹理图中，也就是将(x,y,x)以(r,g,b)的方式存储，那么直接将颜色值读出来当作法向量的(x,y,z)使用就行了？没那么简单，比如上面那个立方体，我们渲染时可以只用一张法图纹理，就能让6个面都有一样的凹凸不平的效果，如果说读出来的颜色值直接当法向量用，那么对于每个面上的对应位置，在法向纹理上采样得到的值是一样的，这样就会导致每个面上的这个点，法向量一样，如下面左所示，这显然不是我们想要的，我们想要的是下图右的效果：

当然也可以做6个法向图，每个面用自己的那个，也能解决这个问题࿰