3D问界—法线空间与应用举例

法线空间（Normal Space）在计算机图形学中是一个重要的概念，特别是在处理表面法线（Normal）时常被提及。

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法线空间是相对于表面的局部坐标系，它定义了表面法线的方向和朝向。具体来说，法线空间通常有以下几种：

类别	描述
模型空间（Model Space）法线	这是指相对于模型本身的局部坐标系的法线。在这种空间中，法线的方向和模型的顶点位置相关联。
世界空间（World Space）法线	这是指相对于整个世界坐标系的法线。在模型经过变换（如平移、旋转、缩放）后，法线仍然保持其方向。
视图空间（View Space）法线	这是指相对于观察者（或摄像机）的局部坐标系的法线。在视图空间中，法线的方向通常相对于观察者的视线方向。
投影空间（Projection Space）法线	这是指相对于投影变换后的局部坐标系的法线。在这种空间中，法线的方向通常用于渲染和投影效果的计算。

法线空间的选择取决于具体的应用场景和计算需要。在图形学中，经常需要将法线从一个空间变换到另一个空间，以便正确地计算光照、阴影、法线贴图等效果。

举例	描述
法线贴图（Normal Mapping）	用于增强模型表面的细节和凹凸感，而无需增加多边形的数量。法线贴图存储在模型的UV空间中，通常是在视图空间或世界空间计算的法线，用于模拟光照效果，从而使表面看起来更加真实和复杂。
光照计算	确定表面如何反射或吸收光线的过程，是实现真实感渲染的核心部分。在视图空间或者投影空间中计算法线可以帮助确定光线的方向与表面法线的夹角，以确定光照效果的强度和颜色。
阴影计算	确定物体之间和物体与环境之间的阴影投射关系。在世界空间或视图空间中计算法线可以帮助确定物体在光线作用下的投影位置和阴影的形状。
几何变换	模型的移动、旋转和缩放操作。在模型空间中计算法线可以帮助确保法线与模型的几何变换一致，以保持表面的外观和行为。
动态碰撞检测	模拟物体之间的交互和碰撞。在模型空间或世界空间中计算法线可以帮助检测和响应物体之间的碰撞，以及表面如何相互作用。

这些应用场景显示了法线空间在计算机图形学中的广泛应用，通过正确选择和转换法线空间，可以有效地实现各种视觉效果和物理模拟。