Normal map: как плоская доска притворяется резной

Открой любую normal map и первая мысль: зачем кто-то залил текстуру сиреневым? Ответ прячется в том, что эта картинка — не картинка вовсе, а векторное поле, упакованное в RGB.

Что внутри цвета

Каждый пиксель normal map хранит направление нормали — «куда смотрит» поверхность в этой точке. Красный канал = X (вправо), зелёный = Y (вверх), синий = Z (наружу). Плоская поверхность, смотрящая на нас, даёт вектор (0, 0, 1), а в цвете — (128, 128, 255), тот самый сиреневый. Всё, что отклоняется от него, — рельеф.

Свет в шейдере считает освещение по нормали, а не по геометрии. Доска остаётся плоской сеткой из двух треугольников, но свет получает на каждый пиксель своё направление и отражается так, будто там резьба. Обманываем не глаз — обманываем формулу Ламберта.

OpenGL против DirectX: зелёный вопрос

Две конвенции различаются направлением Y: OpenGL — вверх, DirectX — вниз. Визуально: резьба выпуклая там, где должна быть вогнутой, и наоборот. В Blender при бейке стоит галочка Flip Y — не трогайте её, если не знаете, для какого движка печёте. Unreal хочет DirectX (flip включён), Unity и Godot — OpenGL (выключен). Проверка простая: положите карту на сферу с выпуклостью. Если выпуклость стала вмятиной — конвенция не та.

Чего normal map НЕ умеет

1. Не меняет силуэт. Резьба на доске видна, пока край доски прямой. На изгибе под острым углом плоская геометрия выдаст себя мгновенно. Силуэт всегда делается реальной геометрией.
2. Не дружит с сильным искажением UV. Растянутые UV-острова = растянутый рельеф.
3. Плохо переносит extreme-углы. Отклонения нормали больше ~80 градусов дают артефакты и «мыло». Деталь с крутыми undercut — кандидат на displacement, а не на normal map.

Практические грабли

Сглаживание shading (Ctrl+N в Blender) обязательно: без него фасетки low-poly проступят сквозь любую карту. Среднюю серость альбедо при проверке не убирайте — на чёрном фоне карта «тонет», на белом «всплывает», середина честнее. Пересвет и «двойные контуры» лечатся только правильным бейком с кейджем, а не подкруткой яркости в графредакторе.

И главное: normal map — инструмент экономии, а не замена моделирования. Резьба на 200 треугольниках с картой выглядит отлично издалека и стыдно крупным планом. Знайте, где заканчивается обман и начинается честная геометрия.