法向量,是
空间解析几何的一个
概念,垂直于平面的直线所表示的向量为该平面的法向量。法向量适用于解析几何。由于空间内有无数个直线垂直于已知平面,因此一个平面都存在无数个法向量(包括两个单位法向量)。
法线是与多边形(polygon)的曲面垂直的理论线,一个平面(plane)存在无限个法向量(normal vector)。在电脑图学(computer graphics)的领域里,法线决定着曲面与光源(light source)的
浓淡处理(Flat Shading),对于每个点光源位置,其亮度取决于曲面法线的方向。
如果曲面S用
隐函数表示,点集合(x,y,z)满足 F(x,y,z)=0,那么在点(x,y,z)处的曲面法线用
梯度表示为
如果曲面在某点没有切平面,那么在该点就没有法线。例如,
圆锥的顶点以及底面的边线处都没有法线,但是圆锥的法线是几乎处处存在的。通常一个满足Lipschitz连续的曲面可以认为法线几乎处处存在。
曲面法线的法向不具有唯一性(uniqueness),在相反方向的法线也是曲面法线。曲面在三维的边界(topological boundary)内可以分区出inward-pointing normal 与 outer-pointing normal, 有助于定义出法线唯一方法(unique way)。定向曲面的法线通常按照
右手定则来确定。
变换矩阵可以用来变换多边形,也可以变换多边形表面的
切向量(tangent vector)。 设n′为W n。我们必须发现W。
很明白的选定Ws.t. 或 将可以满足上列的方程式,按需求,再以 垂直于(perpendicular) 或一个n′垂直于t′。