计算顶点法线时遇到小问题（OpenGL ES）

Question

我对顶点法线有一点问题。

结果看起来有些奇怪。首先看一下这些图片：

在3D软件中的原始模型。

使用从文件中导入的法线的Per-Fragment lighting，该文件是以OBJ格式导入的网格。

使用自己的程序计算法线的Per-Fragment lighting。

你注意到了吗？ 使用OBJ文件中的法线时一切都正常。但是当我使用自己的程序根据顶点计算法线时，有些地方似乎有问题。

当Z值变为负数（使用右手坐标系）时，法线看起来很奇怪。在物体的其他部分一切正常，但网格上只有一条想象的直线看起来很奇怪。这个问题也存在于其他网格上，总是发生在同一个地方，即Z = 0。

我的计算法线程序是大家都知道的，假设ABC是一个三角形：

vec3 normal = normalize(cross(C - A, B - A));

然后将正常结果添加到已计算的正常缓冲区中。

我看到一些人说要计算每个三角形的面积，并乘以法线，甚至检查缓冲区上的法线和新法线之间的点积，但我已经尝试过这些方法，只有一些小变化，但仍然存在同样的问题。

你以前见过这种情况吗？你知道如何解决吗？

这是一些代码：

// Looping at each triangle
vec3 distBA = vec3Subtract(vB, vA);
vec3 distCA = vec3Subtract(vC, vA);

vec3 normal = vec3Cross(distBA, distCA);

// Each normalBuffer represents one vertex.
normalBuffer[i1] = vec3Add(normal, normalBuffer[i1]);
normalBuffer[i2] = vec3Add(normal, normalBuffer[i2]);
normalBuffer[i3] = vec3Add(normal, normalBuffer[i3]);

// After pass through all faces/triangles.

// Looping at each Vertex structure.
normal = vec3Normalize(normalBuffer[i]);

- user464230

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鉴于错误似乎是每像素而不是每多边形，可能错误在着色器中，您能否也发布该代码？ - UncleZeiv

着色器在两种情况下都是相同的（来自OBJ的法线和我计算的法线）。使用来自OBJ的法线一切正常，因此我不认为问题出在那里。缓冲区是用于对来自不同三角形但属于同一顶点的法线进行求和，例如相邻的三角形。我真的想不出为什么会发生这种情况。 - user464230

另一个测试要运行：渲染一条穿过 z=0 线的单个三角形。这将清楚地显示问题的一部分是否在着色中。此外：禁用高光反射。总的来说，尽可能简化测试用例，以排除各种“干扰”。 - UncleZeiv

我找到了！！！嗨，叔叔，谢谢您的关心，但我终于找到问题所在了。这与我们在这里讨论的任何事情都无关，着色器很完美，创建法线的代码也非常好，一切都没问题......问题出在我的思维逻辑上。当我将OBJ文件更改为COLLADA文件并进行一些测试时，解决方案就出现了。简单来说，我用OBJ逻辑思考，但使用类似COLLADA逻辑的结构。OBJ文件每个面都有一个法线，这意味着如果4个顶点具有相同的法线0,1,0，则OBJ文件不会重复此操作，但COLLADA会。 - user464230

“Z=0”只是一个巧合。现在我正在更改解析器以正确处理这个新逻辑，然后正确计算法线。再次感谢UncleZeiv的关注，你帮助我不跳过这个问题并继续前进。谢谢。 - user464230

Answer 1

根据您如何计算每个片段的光照（即是否将点积夹在0-1范围内），您看到的可能只是法线反转的问题。根据您如何选择A，B，C，顶点处的法线可能指向任一方向。要区分三角形的外部和内部，通常需要更多信息，例如顶点的绕序。您考虑到这一点了吗？

- UncleZeiv

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我已经尝试了所有A、B、C的计算组合，但其他结果都是完全错误的... 我仍在寻找解决方案... - user464230

我的意思略有不同。我并不是说你在错误的顺序中选择了A、B、C。我是说这个顺序可能取决于其他一些信息，这些信息对于一半的茶壶来说是正确的，但对于另一半来说是错误的。因此，在这种情况下，我不会期望任何特定的组合是正确的。无论如何，如果尝试所有这些组合都没有给你带来任何额外的见解，那么它可能不是正确的方向。 - UncleZeiv

Answer 2

你是否对“然后将正常结果添加到已计算的正常缓冲区中”进行了归一化处理？我不确定你是否必须这样做，但是加上它也不会有坏处。而且，在此过程中，检查NaN和无穷大也是必要的。

在你的归一化函数中，你是否检查传入向量的长度是否大于0？

我怀疑你的向量库中某个地方存在一个严重的错误，特别是因为问题仅出现在Z轴上。

- El Marcel

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是的，我已经按照你说的做了...这让我疯了...看，我编辑了问题并添加了一些代码。 - user464230