前言
大家好，我是AR。上次写了个法线分辨的专栏，但是没写清楚，所以删掉了。
随后我发现一些朋友在使用法线上还是存在错误。
因此打算重新补充法线贴图相关问题，希望大家能耐心看完，转发给需要了解的人
OpenGL法线与DirectX法线介绍
切线空间的法线是我们最常用的法线。由于在G通道上记录方式不同，
被分成了openGL法线与DirectX法线（下面简称GL法线和DX法线）
但他们本质是一样的，可以互相转换
只是某些软件上用的是GL法线，而某些软件用的是DX法线
因此需要注意法线不可以用错
如何分辨GL法线与DX法线
分辨GL法线和DX法线的方法有两种
第一种方法：肉眼观察
如下图，Bump是指凸起的意思，Hole是指凹下去的意思
在GL法线中，凸起的物体，其法线贴图看上去的感觉也是凸起的
而DX法线刚好相反，凸起的物体，其法线贴图看上去的感觉是凹陷的
第二种方法：顺时针为DX法线，逆时针为GL法线
正如上图的说明所示，当拿到一张法线贴图时，看它某个部位一圈的颜色变化顺序
下面来墙壁材质举例说明一下
这是一张墙壁材质，从观看上来看，墙壁上面的线条是从墙面上凸出来的
网站提供了5种贴图，其中包含了我们需要的法线贴图
下面我们用刚才所说的两种方法来判断该墙壁的法线贴图是GL法线还是DX法线
肉眼判断：上面的横线能看出来是凸出来的，线交叉形成的坑是凹下去的，符合与原贴图的凹凸感，所以是GL法线
旋转方向：将法线上的颜色按 红-黄-绿-蓝 的顺序标出来，是逆时针的方向，是GL法线
一些材质网站很贴心的给你附上了GL与DX法线
比如下面Poly Haven（原Texture Haven）网站，就同时给你准备了GL与DX法线下载
可以看到GL法线上，石头是跟原贴图一样，是凸出来的，与原贴图观感一致
你可以按照软件需要下载对应法线，这里推荐你下载GL法线，因为大部分软件都用GL法线
GL法线与DX法线转换
GL法线与DX法线是可以相互转换的，他们只是G通道上反相而已
因此在PS中，选中G通道，按ctrl+I反相即可转换
下面就是刚才那张墙壁GL法线贴图转为DX法线贴图的样子
肉眼观察，与原贴图凹凸感相反；颜色旋转方向是顺时针，符合DX法线判断标准
Ray渲染使用的是GL法线
这里做个测试，拿刚才墙壁贴图来在Ray中进行渲染
来看看GL法线与DX法线在Ray中观感如何，以及判断Ray用的到底是什么类型法线
首先创建一份Ray的材质FX，将各个贴图附加在对应通道上
然后加载Ray环境，使用Ray自带的Water平面进行测试
附上Wall.fx后在平面上添加一个点光源
首先我们测试GL法线，如下图所示，可以看到灯光把一个凹坑的位置照亮，光感很自然
下面是GL法线动图效果，可以看到光源移动过程中，照亮的区域都很自然
随后我们切换成DX法线，可以看到明明是本该照亮的地方，却出现奇怪的黑影
或者说本该是凹下去的地方，现在看上去却变成了凸起来
因此，Ray使用的是OpenGL法线，所以在Ray渲染中使用法线前确认一下是否为GL法线
举一个错误和一个正确案例
有一些好心人特地为大家制作了Ray的材质包，可惜他给错了法线贴图
比如下面案例的作者CherryBlossom，他配布了很多不错的材质
但是他有一些材质配的是DX法线，有一些材质配的是GL法线
因此拿他的材质来说明一下，大家使用法线的时候要注意区分GL和DX法线
错误案例：Ground材质 - https://bowlroll.net/file/255598
这个材质，很明显那些黑缝是凹下去的，因此在GL法线观感上，能看出凹下去的缝隙
下载材质包后，可以看到里面有个2K的法线
打开该法线，可以看到缝隙观感上是凸出来的，因此这个是DX法线
需要转换成GL法线后才可以在ray中使用，所以这里他配错了法线
正确案例：Flagstone - https://bowlroll.net/file/255336
这同样是一个很多缝隙的地面，其GL法线上能看出地板的缝隙
包里的内容如下
这张法线凹凸观感跟原图一样，旋转方向也是逆时针，是GL法线，因此法线配正确了
用软件生成法线也要注意其生成的类型
例如在Materialize软件中，使用一个高度贴图来生成准确的法线，他默认会给你生成DX模式的法线，你需要点击“反转法线Y通道”来保存GL模式的法线
又例如在PS中，使用菜单中 滤镜-3D-生成法线 的方式生成法线
他会给你生成DX模式的法线，你需要在调整完合适的参数后，点击“反相高度”来转为GL法线
内容引用
游戏资源中常见的贴图类型https://zhuanlan.zhihu.com/p/260973533
快速判断OpenGL和DirectX法线的技巧https://zhuanlan.zhihu.com/p/341708714
墙壁贴图https://www.textures.com/download/PBR0809/139275
石头贴图https://polyhaven.com/a/cobblestone_floor_08
ARonisc
2021/12/12
