Normals（法线）、Binormals（副法线）和Tangents（切线）是在3D图形和计算机图形学中常用的三个相互垂直的向量。它们共同构成了一个称为“切线空间”或“法线空间”的坐标系统。这个系统在许多图形技术中都非常重要，特别是在法线贴图、凹凸贴图等高级渲染技术中。让我们逐一解释它们：
1. Normals（法线）:
– 法线是垂直于物体表面的单位向量。
– 它定义了表面的朝向，对于光照计算至关重要。
– 在着色和光照计算中，法线用于确定表面如何反射光线。
2. Tangents（切线）:
– 切线是与表面相切的向量，通常与纹理坐标的 U 方向对齐。
– 它与法线垂直，并且位于表面平面内。
– 切线在法线贴图和凹凸贴图中用于将纹理空间转换为模型空间。
3. Binormals（副法线）:
– 副法线是法线和切线的叉积，因此垂直于这两个向量。
– 它通常与纹理坐标的 V 方向对齐。
– 副法线完成了切线空间坐标系统。
这三个向量的关系：
– 它们互相垂直，形成一个右手坐标系。
– Binormal = Normal × Tangent（叉积）
应用：
1. 法线贴图：使用这三个向量将法线贴图中的信息转换到模型空间，从而在不增加几何复杂度的情况下增加表面细节。
2. 光照计算：在高级渲染技术中，这些向量用于更准确地计算光照和阴影。
3. 动画和变形：在蒙皮和变形过程中，这些向量帮助保持表面细节的一致性。
4. 毛发和布料模拟：在模拟这些复杂表面时，切线空间提供了有用的参考框架。
理解这三个向量及其关系对于实现高级图形效果和理解3D渲染管线非常重要。它们提供了一种在局部表面空间和全局模型空间之间转换的方法，这在许多图形技术中都是必不可少的。