烘焙法線中的坑

法線貼圖（NormalMap）是3d從業者第一個學到的技術活。這篇文章就來細品，在製作過程曾犯下的錯誤與其原因。走過路過瞧一瞧，說不定這裡就有你疑惑多年問題的答案。

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法線是什麼？


先簡單說下定義。

物體平面上任意一點，垂直於平面的方向，就是法線方向。以3dsmax為例，修改器新增“編輯法線”。就能看到該模型的頂點法線方向。

法線貼圖的做法相當簡單：做高模和低模→低模展UV→高低模烘焙法線

烘焙法線的意義，就是把高模的法線方向，以畫素的形式，存到低模的表面上。貼上法線貼圖的低模，就會有高模的光影變化，從而看起來像高模一樣。（unlit沒有法線，因為沒有光影變化。）

下面開始說問題

做法線貼圖看似三步，但每個環節都會出問題。

1. 高模法線有問題

正方體的硬轉角，低模轉高模，為了高模能有圓滑的轉角（或叫高光邊），常見做法是，倒角+細分。


如果用的是這種倒角+細分。恭喜你，不管細分有多高，烘焙後肯定會獲得一個凸起來的面。這就像正方形直接細分會變成球一樣。

並且由於貼圖在引擎壓縮後，貼圖精度不夠，會產生馬賽克方塊一樣的平面。


正確做法，倒角不能影響到原模型的邊緣形狀。

這樣才能保住中心平面是用4個相同方向的法線算平均，算出來整個面都是一個方向。高模甚至不需要細分，拐角處正好是完美的0-90度過渡。

2.低模法線有問題

高模的光滑組（軟硬邊）隨便分都沒事，只要看起來對就能用。

但低模不同，作為接收法線的受體，有很多限制。

低模需要烘焙的地方不能有硬邊。如果一定要硬邊，硬邊處UV需要切開。


這是高模，綠線是硬邊


如果低模UV不斷開處有硬邊，法線明顯有一條鋸齒錯誤。


會發生錯誤的原因很好理解，硬邊同時存在兩個方向的法線，分別對應到左右兩個面。

假設法線貼圖，左邊需要紅色才能還原高模法線，右邊需要藍色。

而紅過渡到藍沒法在一個畫素內完成，所以共用畫素的硬邊，肯定會產生錯誤。

同理切開UV重新擺，會使硬邊上有足夠畫素做紅藍過渡。

可效果相同誰會選擇更麻煩的做法呢。。直接低模全軟就好

3.低模UV重疊

為保證貼影象素利用率，低模一般會有UV左右對稱重疊。

常見做法如下。

低模刪掉對稱面，和高模一起把穿插部件分開。高低模烘焙出法線貼圖，對稱低模縫合斷面，貼上法線貼圖。


思考一下，低模的對稱縫合線，應該用硬邊還是軟邊？

看圖可知。答案是硬邊。


用於烘焙的“低模”在刪除面時，切口就已經變成了硬邊，所以烘焙出來的法線只能用於硬邊模型。螺口不對自然無法開螺絲。

結合23兩條，不難得出：

•        模型全軟邊也能烘焙，不管UV切不切。

•        烘焙模型法線被你改了，自然要把原模型切口處法線改成一樣。

•        所以，是UV接縫但不是切口處的線，無需改成硬邊。

有些老前輩的教條“烘焙法線時UV接縫處要硬邊”，現在看看就是笑話。知其然而不知其所以然的樣子，真有趣。

甚至於我還要繼續打臉。

“UV接縫處要硬邊”的源頭，是UV重疊會影響烘貼圖。只要UV重疊不會影響到烘貼圖，就不用切開模型。

做法如下：

•        低模對稱縫合好，全軟邊，存為最終遊戲內用的低模A

•        原本想用於烘焙的面，設為一個單獨材質球。其他面設為另一個材質球，存為低模B。

•        B模型紅色材質球烘焙貼圖。出來的法線即可直接貼到低模A上。


4.不同軟體互導

改變法線的方法有分兩種，1.軟硬邊2.光滑組

軟體匯出模型成FBX，OBJ等模型資源時，會把 光滑組/軟硬邊 轉化成法線方向。

以max為例，模型在匯入匯出時，均會提示你，是否導光滑組（max裡的光滑組）。


如果匯入時沒勾選，光滑組資訊會丟棄，法線方向被鎖定，法線顏色變為綠色，此時編輯光滑組會不起作用，編輯面會導致法線凌亂瞎算。（重置法線即可解開）

5.引擎裡貼圖設定

Unity內法線貼圖在用時，需要指定Texture Type為Normal map。勾選這個相當於對法線進行了Unpack，也就是法線貼圖的RG兩個通道進行了*2-1

但如果你不需要引擎為你unpack，而是自己解的話，記得把sRGB去掉。


曾經有一次自己反覆檢查1-4到底哪裡出了問題，結果花了好久才發現自己沒去掉sRGB，慘痛的教訓。

還沒點贊收藏的GKD，I‘ve got you in my sight.


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作者：Lute Li
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