当使用glDrawElements时，如何在GLSL中将法线传递给顶点着色器

Question

当使用glDrawElements时，如何在GLSL中将法线传递给顶点着色器

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我正在练习制作一个简单的3D游戏，但在使用索引渲染时传递法向量到着色器时遇到了问题。对于一个多边形的每个面，在每个顶点处都会有相同的法向量值。对于具有8个顶点的立方体，将有6*6=36个法向量（因为每个面呈现为两个三角形）。使用索引绘图时，我只能传递8个，每个顶点一个。这不允许我传递表面法向量，只能使用平均的顶点法向量。

我该如何将36个不同的法向量传递到36个不同的索引？使用glDrawArrays显然很慢，所以我选择不使用它。

这是我的着色器：

#version 330

layout(location = 0) in vec3 position;
layout(location = 1) in vec3 vertNormal;

smooth out vec4 colour;

uniform vec4 baseColour;
uniform mat4 modelToCameraTrans;
uniform mat3 modelToCameraLight;
uniform vec3 sunPos;

layout(std140) uniform Projection {
    mat4 cameraToWindowTrans;
};

void main() {
    gl_Position = cameraToWindowTrans * modelToCameraTrans * vec4(position, 1.0f);

    vec3 dirToLight   = normalize((modelToCameraLight * position) - sunPos);
    vec3 camSpaceNorm = normalize(modelToCameraLight * vertNormal);

    float angle = clamp(dot(camSpaceNorm, dirToLight), 0.0f, 1.0f);

    colour = baseColour * angle * 0.07;
}

这是我目前使用的绑定VAO的代码：

    glGenVertexArrays(1, &vertexArray);
    glBindVertexArray(vertexArray); 

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
    glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, polygonBuffer);

    // The position input to the shader is index 0
    glEnableVertexAttribArray(POSITION_ATTRIB);
    glVertexAttribPointer(POSITION_ATTRIB, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);

    // Add the vertex normal to the shader
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexNormBuffer);

    glEnableVertexAttribArray(VERTEX_NORMAL_ATTRIB);
    glVertexAttribPointer(VERTEX_NORMAL_ATTRIB, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, 0);

    glBindVertexArray(0);

这是我的渲染器：

glBindVertexArray(vertexArray);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, polygonVertexCount, GL_UNSIGNED_SHORT, 0);
glBindVertexArray(0);

- Clintonio

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索引在顶点、法线和UV之间共享。您需要更改数据以适应此情况。 - TheAmateurProgrammer

你的答案和@KillianDS为我解决了问题。看来我需要停止尝试使用8个独特的位置，而是最终会得到24个位置，其中12个位置在两个三角形之间共享。 - Clintonio

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- KillianDS · Accepted Answer

对于一个有8个顶点的立方体，将会有36个法线（因为每个面由两个三角形渲染）。

如果我错了，请纠正我，但我只看到6个法线，每个面一个。该面上的所有顶点都将使用相同的法线。

使用索引绘图，我只能传递8个法线，每个顶点一个。这不允许我传递表面法线，只能是平均的顶点法线。

这就是你推理失败的地方。你不仅要把顶点位置传递给着色器，还要传递一堆使顶点独特的顶点属性。

所以，如果你使用相同的顶点位置6次（通常情况下会这样做），但每次使用不同的法线（实际上两个三角形将共享相同的数据），你实际上应该发送该顶点的所有数据6次，包括位置的重复。

话虽如此，你不需要36个，你只需要24个唯一的属性。你必须分别发送每个面的所有顶点，因为法线不同，每个面之间必须区分4个位置。你也可以将其视为8*3，因为你有8个位置必须复制以处理3个不同的法线。

所以最终你会得到类似于：

GLFloat positions[] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 
                        0.0f, 0.0f, 0.0f, 
                        0.0f, 0.0f, 0.0f,
                        1.0f, 0.0f, 0.0f,
                        ...}
GLFloat normals[] = { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 
                      0.0f, 1.0f, 0.0f, 
                      0.0f, 0.0f, 1.0f,
                      1.0f, 0.0f, 0.0f,
                      ... }

请注意，在normals和positions中有重复，但在同一位置上的两者组合是唯一的。