凹凸纹理贴图的原理

摘要：cinema 4d贴图在实际的应用中，取而代之的而是凹凸通道的凹凸贴图和法线通道的法线贴图，它们的用途很大。

　　置换贴图虽然能改变模型的形状，但在实际的应用中，很少用它。因为它在渲染的时候，太消耗cpu资源，正因为如此，所以在游戏中也很少用到。在实际的应用中，取而代之的而是凹凸通道的凹凸贴图和法线通道的法线贴图，它们的用途很大。

　　1、软件是如何渲染物体表面情况的，看下面这张图。物体表面的光照信息最重要的是光入射方向与入射点的法线夹角。说白了渲染器关心的是模型表面的法线方向。凹凸贴图本质上就是记录了这个夹角的相关信息。所以说模型表面光照的计算与某个面上的法线方向息息相关。

　　下图模型上的每个点的法线方向都是相同的，渲染引擎就会判断这是一个平面。

　　2、下图，如果模型是个曲面，那么模型上每个入射点法线与入射光的夹角不会相同，如果夹角为0，那个位置一定是高光产生区。

　　3、重要：反过来说，如果我们改变了模型的光照信息。比如下图，给一个平面模型表面每一入射点，法线与光线夹角都不一样的信息。渲染引擎读出这样的光照信息以后，他不管模型真实是什么样子，按照给定的光照信息，渲染出红色表示的凹凸效果。

　　4、凹凸贴图就是用来记录这样的光照信息的数据文件，它是一张灰度图像文件。

　　利用该贴图的从白到黑的(定义物体表面不同的光照效果，从而定义不同的“高度”。

　　实际上是把每一入射点法线与光线的不同的角度，用不同的灰度记录下来了。白色为最高，黑色为最低。

　　5、当然，这种方法就像魔术师变模式一样是假的，模型没有真正改变。而是在渲染时，通过凹凸贴图改变了模型表面光照信息，欺骗渲染引擎生成的“假的凹凸”而已。

　　也就是说，渲染引擎在渲染时，从凹凸通道读出凹凸纹理贴图上每一点的灰度值，然后再通过计算公式转化为法线的不同方向，从而判断每一点的光照信息，按照规则渲染出结果。所以如果使用凹凸贴图，渲染计算就有一个从灰度值转化为法线方向的计算过程，这个过程导致它不如法线贴图快捷的原因，这是后话，以后再谈。

　　下图，如果你不看模型的边缘，凹凸感还是很真实的。