面法線と頂点法線

新人教育用に話した内容を少し丁寧にまとめてみました。

面法線とは

面法線（フェース法線）とは『面がどちら側を向いているか』という情報です。裏か表か、しかありません。

頂点法線とは

頂点法線とは『それぞれの頂点がどんな向きを向いているのかという情報』です。この向きによって陰影が決まります。

頂点法線は自由に編集できます。別のモデルの法線を移植することもできます。（ Mayaだと メッシュ表示＞頂点法線編集ツール とか メッシュ＞アトリビュートの転送 ）

頂点法線と面法線は本質的に関係ないので、面法線は上を向いているけど、頂点法線は下を向いているという状態も作れます。

ハードエッジとソフトエッジ

頂点法線と密接に関係するのが、ハードエッジ、ソフトエッジです。

ソフトエッジとは頂点法線が隣り合った頂点と共有している（一緒に動く）状態です。

ハードエッジとは頂点法線が切り離されていて、それぞれバラバラに動かせる状態です。切り離された頂点の位置で頂点法線がいきなり変わるので、陰影がぱっきりと切り替わります。

ちなみにハードエッジは、Unreal Engine では頂点を実際に切り離して表現しています。

面法線の正体

実は面法線は、どちらを向いているというデータを内部的に持っているわけではありません。頂点の番号から自動的にどちら向きかが決まります。

そのため、頂点を生成する順番で面法線の向きが異なります。
Mayaだとポリゴン作成ツールで作るときに、反時計回りで点を打つと上向きになり、時計回りで点を打つと下向きになるのはそのためです。