VertexList（顶点列表）里的 normal（法线）

含义

在三维空间里，每个顶点的法线是一个单位向量（长度为 1），它垂直于该顶点所在的表面。对于平面来说，平面上所有顶点的法线方向是相同的；而对于曲面，每个顶点的法线方向通常会根据曲面的局部几何形状而有所不同。

作用

1. 光照计算

光照计算是法线最主要的应用场景之一。在大多数光照模型（如 Phong 光照模型、Blinn - Phong 光照模型等）中，法线用于确定光线与物体表面的夹角，从而计算出该点的光照强度。

• 漫反射光照：漫反射是指光线在物体表面向各个方向均匀反射的现象。根据兰伯特余弦定律，漫反射光照的强度与光线方向和表面法线之间夹角的余弦值成正比。计算公式如下： \(I_d = k_d \times I_l \times \max(0, \vec{N} \cdot \vec{L})\) 其中，\(I_d\) 是漫反射光照强度，\(k_d\) 是漫反射系数，\(I_l\) 是入射光的强度，\(\vec{N}\) 是表面法线，\(\vec{L}\) 是光线方向。

• 镜面反射光照：镜面反射是指光线以相同的角度从物体表面反射出去的现象。法线在镜面反射光照计算中也起着关键作用，用于确定反射光线的方向。

2. 背面剔除

背面剔除是一种优化技术，用于避免渲染那些从当前视角看不到的面（背面），从而提高渲染效率。通过比较顶点法线和视线方向，可以判断一个面是正面还是背面。如果法线与视线方向的夹角大于 90 度，则该面为背面，可以被剔除。

3. 平滑着色

在渲染曲面时，为了使物体表面看起来更加平滑，通常会对顶点法线进行插值。在渲染三角形时，会根据三个顶点的法线对三角形内部的每个像素的法线进行插值计算，然后使用插值后的法线进行光照计算，从而实现平滑的光照效果。

示例代码

以下是一个简单的顶点结构体示例，包含位置和法线信息：

struct Vertex
{
    DirectX::XMFLOAT3 position; // 顶点位置
    DirectX::XMFLOAT3 normal;   // 顶点法线
};

在实际应用中，顶点的法线信息通常在模型文件中定义，或者在生成模型时根据几何形状计算得到。在渲染过程中，这些法线信息会被传递给着色器，用于光照计算等操作。