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本來以爲前一段時間寫的3d max導出插件已經沒有什麼大的問題了，但有沒有問題，完善不完善，真不是憑感覺就OK的，必須有足夠廣泛的測試用例測試後，才能夠證明。
這不，最近開始研究並寫一些光線跟蹤的例子了，這當然離不開模型的法線，於是在進行當中我就發現，我的導出插件所導出的法線是不完善的。
在原來的插件中，我讓頂點的法線就直接等於其所在的三角形面的面法線（多個面共享1個頂點，則會導出多個頂點，這些頂點位置相同法線不同），但對於光照模型，面法線只能支持到Lambert，爲了支持Gouraud, Phong等其他模型，則必須使用頂點法線（爲什麼？稍後解釋）。
這裏提出了頂點法線和麪法線，首先需要清楚的理解並區分這兩個概念。
面法線很容易理解，即垂直於三角形面的一條法線。那頂點法線又從何而來呢，嚴格的從法線的定義上來說，其實頂點是不存在法線的，那爲何又有頂點法線這個概念的。讓頂點也擁有法線，是爲了在光照計算時，能夠在多面體的表面獲得一種平滑的效果。
更具體的說，如果不使用頂點法線（就像我的3dmax導出插件原來就直接讓頂點法線等於其面法線一樣），一個三角形面的三個頂點的光照計算按照其所在面的面法線來計算，因爲三個頂點的法線相同，則與光照方向求點積之後的結果也相同，這樣三個頂點將會獲得相同的光照效果，之後，光柵化再怎麼插值，整個表面也都只是一種光禿禿的效果。（如圖1）
而如果使用頂點法線，同一個面的三個頂點的法線就不一定相同了，這樣通過光柵化後，就能在多面體的表面獲得一種平滑過渡的光照效果。（如圖2）
於是，弄清楚了這個後，我需要再次修改我的3dmax導出插件了，需要計算並生成新的頂點法線。那頂點法線該如何計算呢，對於這個我在這裏就不詳述，Max Wagner的《Generating Vertex Normals》這篇文章說的很詳細清楚，從最簡單的到逐步優化的生成算法一一都有介紹，可以去google找一下。
而3dmax的SDK開發文檔裏對頂點法線的計算也有介紹，3dmax提供了一個smoothing group的概念，這對於像立方體盒子這種表面並不是平滑過渡的模型，計算它們的法線將會帶來很大的幫助。Wagner的文章裏也說了，對於像立方體這樣的模型，頂點法線不能簡單的等於（共享該頂點的面的）面法線的平均值，因爲這些面之間的過渡並不平滑。按照3dmax的概念，這些面不屬於同一個smoothing group。何爲smoothing group，這是3dmax根據表面之間的平滑過度情況，進行的分組。比如立方體，因爲6個面之間兩兩都是相互不平滑的，所以一共會有6個smoothing group。每個面所屬的平滑組的ID，程序員是可以直接讀出的。
下面這兩張圖，是我在修改前和修改後的光照效果，對比很明顯。
圖1：基於面法線的光照
圖2：基於頂點法線的光照
