最近搜集了不少資料和試驗，打算把MAYA中法線貼圖（NORMAL MAP）的相關信息綜合一下並且心思一下思路。慢慢來！：）
法線貼圖（NORMAL MAP）是一種較新的貼圖技術，類似於BUMP MAP，通過對模型表麵的法線的矯正來用以表現模型的細節與紋理，其效果比後者要好，能達到BUMP MAP所達不到的效果，但是其並不能真正的在模型表麵產生細節，相對於DISPLACEMENT MAP而言，又不如其滿意。而且其製作和應用很麻煩，問題也很多，所以這種技術CG中並不常用，不過，在遊戲中卻有相當的發展空間。其他不多說了，先來看個圖： 
為什麼同一個模型（10*10段的多邊形球體）會出來兩種效果，我使用了SOFTEN/HARDEN EDGE命令來柔化了右邊的模型邊，這樣看起來就圓滑了很多！
我現在打開了CUSTOM POLYGON DISPLAY OPTIONS，顯示出來法線來看看區別： 
模型的法線有兩種：點法線和麵法線。麵法線是在麵中心發出，表示麵的方向；而點法線是從點發出的，取決於點周圍的麵的方向，左右模型的區別說明了SOFTEN/HARDEN EDGE命令工作原理。同時也NORMAL MAP的基礎。（其實還有一種：UV COODINATE NORMAL。但MAYA中似乎沒有這個概念，這個東東是在NORMAL MAP應用中許多問題產生的根源，這裏暫不講述）
下麵我們開始。建立一個POLYGON球體，參數如下。
然後再複製出一個隱藏。 
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對這個球體平滑2次後，用雕刻工具作出一些細節。 
打開HYPERSHADE，賦予這個球一個新的LAMBERT材質。
再建立一個SAMPLEINFO和SETRANGE節點，作如下連接： 
這樣我們把這個球的法線與攝象機信息輸入，將其輸出到物體材質的COLOR上，這裏我的材質選擇了SURFACESHADER，這並不重要。隻是為了方便觀察效果。 
調節參數：我們將法線變量轉化為顏色值，需要重新定義取值區間，由[-1，1]轉化為[0，1]。 
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顏色改變，但是你會發現硬件顯示的顏色與渲染的顏色不一樣！
這可是個問題的關鍵！而且不管你如何移動或旋轉攝象機和模型，物體的顏色分布都不變化，上麵是綠色，左邊藍，右邊紅。這可不是我們想要的。 
這個問題的原因是因為SAMPLEINFO輸出的法線信息是基於攝象機的，所以與攝象機關聯，而並非物體本身，這樣我們後麵的得到的也是不能用的法線信息。
為了解決這個問題，我們斷開SAMLPEINFO和SETRANGE之間的聯係，新建一個VECTOR PRODUCT節點，如下連接。 
將透視攝象機的節點拖進，輸入其世界矩陣信息到VECTOR PRODUCT節點，運算方式為VECTOR MATRIX PRODUCT，再將輸出值連接到SETRANGE的
VALUE上。 
這樣做是矢量與矩陣運算，把攝象機坐標係轉換為世界坐標係，這樣攝象機的變化不在影響物體的顏色分布了，但是如果我們轉動物體，問題仍然出現。所以要把物體的變化的信息也要加進去，將世界坐標係轉換為物體坐標係。
如果將此時的顏色轉換為貼圖，我們就叫它World-space normal map。（後麵在介紹這些分類）
如圖再加入如下類似的節點，注意這次選擇的是WORLD INVERSE MATRIX。
圖中COLORBALL就是這個球體的模型節點，你可以在OUTLINER中找到它，拖到HYPERSHADE裏。 
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這樣，我們看到顏色顯示與渲染的一致了，以渲染出來的為準，這樣移動攝象機或物體，顏色分布就正確的象貼在物體上一樣。 
選中球體和其材質，使用CONVERT TO FILE TEXTURE OPTIONS將顏色轉化為貼圖，參數如下，分辨率和自行設置。 
此時生成的貼圖，顏色以紅，綠，藍分布類似彩虹，就叫做
Object- 或 Local-space normal map。這個與上麵的World-space normal map看上去會很類似。 
下麵看看如何使用這張貼圖
顯示出原來的複製出的那個低精度的球體，命名為NORMALBALL。賦予一個材質，然後連接。使用這樣的貼圖相當於一次逆運算。我想不用多說了吧。 
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看看效果，我這裏用的SOFTWARE渲染。 
效果還不錯，但是問題總是伴隨著，如果我們保持攝象機不動，旋轉物體，你看會怎樣？
細節正確，但是光影卻完全錯誤，陰影也象貼圖一樣“粘”在模型上，與燈光的位置毫無關係了，這可是不允許的！
所以，我們還要把NORMBALL的節點引入，再次逆運算。 
這樣，模型細節和光影都正常了，旋轉模型和鏡頭都沒有問題，可以用於構建場景了。
但是，這樣就完了嗎？
我們先來看看在HARDWARE渲染和HIGH QUALITY RENDING渲染結果。 
這是什麼玩意的一坨啊？
顯然，在即時運算更新時顯示是不正常的，這意味著對於遊戲的設計顯然是不可用的 ，同樣，MENTALRAY渲染也是不行的！
而且後麵還有更大的問題存在呢！
按F9進入點元素模式，對這個球隨意進行一些變形。 
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再轉回物體模式，渲染看。注意場景中隻有一盞燈。 
發現了嗎，光影還是錯誤的，又是這個討厭的問題！
這就意味著如果要在物體以下的級別變形，比如蒙皮，綁定等，就會出現嚴重的問題。
在MAYA7以後有這樣一組工具：SURFACE SAMPLER（相當於MAYA6中
TRANSFER SURFACE OPTIONS），這個工具裏麵包含了很多有用的工具。
當MAP SPACE選中OBJECT SPACE時，那麼TRANSFER IN WORLD SPACE
/OBJECT SPACE所生成的NORMAL MAP就相當於World-space normal map
和Object- 或 Local-space normal map。 
那麼還有個TANGENT SPACE是什麼呢？
TANGENT SPACE就是切線坐標，即與法線垂直正交的方向，其有個很重要的特性就是它是針對模型上的每個點的坐標，而不是整個物體，這正是我們需要的特性。
這個工具的用法我以前的帖子裏講過的，很簡單的。文件格式常用TIF的，有很多優勢。 
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生成的貼圖就是所謂的Tangent-space normal map，其明顯不同，顏色是以蘭色為基調的。這個應該說是比較完美的，不會出現前麵的問題。來看看。
MAYA中沒有直接的NORMAL MAP的通道，使用麻煩，不象3DMAX或LIGHTWAVE，所以這方麵的文章才比較少，不過MAYA7以後加入了，它是隱藏在
BUMP2D的節點中，使用和BUMP MAP一樣簡單。 
打開HIGH QUALITY RENDERING，這樣我們終於看到了期望的結果。
而且各個角度都正常。 
有時硬件即時顯示並不能很正確，如果看不到正確結果，可以用
HARDWARE渲染一下看。
不過遺憾的是，MAYA中這個節點隻能被硬件渲染，同樣不支持在SOFTWARE和MENTALRAY渲染。但是也是，本來MAYA中這個節點就是為了製作遊戲而生的，針對的多是遊戲中的渲染引擎。
還有人用這樣的方法連接： 
這種直接連接的方法可得到同樣的硬件渲染效果，也可以軟件渲染，但是光影失真；不支持MENTALRAY。最大的問題就是：如果要與其他BUMP MAP聯合使用就會很困難。
繼續……
至此我們可以先總結一下，以便有更好的理解和應用。
World-space normal map
1. 彩色.
2. 使用後物體不能旋轉和以點為基礎的變形，否則材質和陰影會亂掉
3. 適用於不動的物體（比如建築物）.
4. 計算快
Object- or Local-space normal map
1. 和World-space normal map一樣，不同的隻是針對了部分元素遊戲編碼
2. 物體可以旋轉，但是不能在物體以下級別變形.
3. 適用於某些簡單機械運動中的元素（門，車輛，機械等）
4. 計算較快
Tangent-space normal map
1. 以蘭色為基調
2. 物體可以旋轉和變形
3. 適用於變形物體（角色，水麵，布料等）
3. 計算最慢（並不經常）.
如果我們要在軟件渲染或MENTALRAY渲染中也應用該則呢們辦呢？
一般來說，在MAYA中或第三方的渲染器渲染NORMAL MAP，需要建立一定的節點來模擬，這可不是一件愉快的事情。我這裏用MAYA的節點軟件渲染，看看效果： 
還不錯，但是它的節點卻是比較複雜的。這個節點來自於headus (metamorphosis) Pty Ltd。但是原節點的坐標並不適用MAYA（針對的是ZBRUSH），我將其修改重新連接。
總的來說就是要把攝象機的NORMALCAMERA和TANGENTU，V的信息都輸出，與NORMAL MAP輸出的信息進行點乘運算，連接到物體材質的
NORMALCAMERA。這樣軟件渲染時就可以收集到相應信息。 
如果需要，我在後麵共享了這個節點，耐心讀完我的帖子，你可以找到它。
適用與任何版本的SOFTWARE渲染，速度較慢，不支持硬件渲染。
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但是MENTALRAY就比較麻煩，目前我試驗的節點如下：
相當於在軟件渲染節點上再與透視攝象機進行矢量矩陣運算，輸出到材質。
遺憾的是，隻支持MAYA6.5以下的MENTALRAY版本，MAYA7中的MENTALRAY由於更新了渲染方式和代碼，無效！
你也可以使用Jan Sandstrom的JS_Normalmapper的MENTALRAY節點。但是同樣是不支持MAYA7。 
同時，在MENTALRAY渲染中可以使用GLOBAL ILLUMINATION，但開啟FINAL GATHER渲染無效！這是由於FG的運算方式決定的，目前尚未有辦法解決！
下來我們介紹一下NORMAL MAP與BUMP MAP的聯合使用。
從本質來說，NORMAL MAP更接近BUMP MAP而不是DISPLACEMENT MAP。
但是也就是說NORMAL MAP要和BUMP MAP合用，是很難發現區別的，所以會產生錯覺，在應用中較難發現錯誤，這是在遊戲運用中比較麻煩的，往往不能及時更正，導致計劃拖延。
先來介紹硬件即時渲染中的合用。
BUMP MAP分為BUMP3D和BUMP2D，曾經有位介紹過了這兩種
BUMP效果的合用，你可以在以前的帖子裏找到。但是在試驗中發現，如果合用的話，其效果隻能在軟件渲染中體現，硬件渲染是無效的。這樣NORMAL MAP和BUMP MAP直接采用這種合用，即時顯示是無法正確的。而我們需要在遊戲製作中能即時瀏覽到。
所以我采用了層紋理（LAYERED TEXTURE）來混合。這裏用了個BUMP3D的節點。 
在層紋理中混合方式選擇OVER，NORMAL MAP在上層。控製其ALPHA值調節凸凹效果（或BUMP DEPTH）。注意！這樣做會其實是削弱了NORMAL MAP的效果，所以ALPHA不能太低。其實在後麵的SETRANGE節點的用途是可以輸入表達式通過與ALPHA值相關聯的矯正削弱現象。
你也可以將BUMP3D層放在上層混合，你看看會有什麼結果？
即時顯示的效果出現，但是似乎哪裏不對勁。
我前麵提到了，這個區別是很難看出來，因為我們用的BUMP紋理並不是法線貼圖，但是用法是直接連入，但仍有效，是因為其是3D紋理，這點視覺差別是幾乎可以忽略的。
那麼實際的用法該如何呢？
這裏我們要用到一個小插件：TranSpace（你可以在網上很容易找到）
它的作用是把BUMP信息轉化為TANGENT NORMAL信息，可以用來
BAKE NORMAL MAP。 
As Color Output：確保顏色值區間。應當鉤選。
Invert Y(V)：對於某些ATI和某些其他軟件，要反轉Y（V）方向。選擇鉤選
Normalize Output：確保法線值區間。選擇鉤選。
這個插件可以用我前麵的方法模擬，不過很麻煩。
下麵是HRADWARE渲染後效果。 
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BUMP2D的紋理或文件紋理就比較麻煩了。因為大多數時候，他們並不能被正確的硬件顯示！采用與BUMP3D相同的連接。 
解決這個很簡單，隻要把BUMP紋理轉換成一張法線貼圖就可以了，然後混合。 
在軟件渲染中就比較容易，和BUMP嵌套是一樣的，2D和3D紋理都一樣的可以得到滿意的效果。 
