GLKit/OpenGL-ES中自动计算法线

Question

GLKit/OpenGL-ES中自动计算法线

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我正在OpenGL-ES中制作一些基本图形，参考了Apple的示例代码。他们使用了一个点数组，并在第一个数组中用一个索引数组和每组三个索引创建多边形。这很不错，我可以做出我想要的形状。为了正确着色这些图形，我相信需要为每个多边形上的每个顶点计算法向量。最初这些形状是长方体，所以非常容易，但现在我正在制作（稍微）更高级的形状，我想自动创建这些法向量。如果我得到一个多边形两个边的向量(这里所有多边形都是三角形)，并使用它们的叉积来计算该多边形上每个顶点的法向量，这似乎很容易。之后我使用下面的代码来绘制形状。

glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribPosition);
glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribPosition, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, triangleVertices);

glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribColor);
glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribColor, 4, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, triangleColours);

glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribNormal);
glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribNormal, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, triangleNormals);

glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 48);

glDisableVertexAttribArray(GLKVertexAttribPosition);
glDisableVertexAttribArray(GLKVertexAttribColor);
glDisableVertexAttribArray(GLKVertexAttribNormal);

我不太理解的是为什么我必须手动执行此操作。我确信除了一个垂直于表面的向量以外，还有其他情况需要考虑，但我也确信这是最常见的用例，所以难道没有更简单的方法吗？我是否错过了一些显而易见的东西？ glCalculateNormals() 将非常实用。

//以下是答案传入一个 GLKVector3[] 数组来存储您的法线向量，另一个数组存储顶点（每个三角形都由三个顶点组成），然后再传入顶点的数量。

- (void) calculateSurfaceNormals: (GLKVector3 *) normals forVertices: (GLKVector3 *)incomingVertices count:(int) numOfVertices
{

    for(int i = 0; i < numOfVertices; i+=3)
    {
        GLKVector3 vector1 = GLKVector3Subtract(incomingVertices[i+1],incomingVertices[i]);
        GLKVector3 vector2 = GLKVector3Subtract(incomingVertices[i+2],incomingVertices[i]);        
        GLKVector3 normal = GLKVector3Normalize(GLKVector3CrossProduct(vector1, vector2));
        normals[i] = normal;
        normals[i+1] = normal;
        normals[i+2] = normal;
    }
}

- Craig

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Christian Rau · Accepted Answer

再次回答：OpenGL既不是场景管理库，也不是几何库，而只是绘图API，可以将美丽的图片绘制到屏幕上。对于光照，它需要法线向量，用户提供这些向量即可。这就是全部。如果这可以由用户完成，并与实际绘图无关，为何还要计算法线？

通常情况下，你根本不需要在运行时计算法线，而是从文件中加载。而且有许多方法来计算法线。你需要每个面的法线还是每个顶点的法线？你需要任何特定的硬边缘或任何特定的平滑区域？如果要平均面法线以获得顶点法线，如何进行平均处理？

随着着色器的出现和新版本OpenGL中已删除内置的法线属性和光照计算，这整个问题变得过时了，因为你可以按照自己的方式进行光照，并且不一定需要传统的法线。

顺便说一句，听起来你目前正在使用每个面的法线，这意味着面的每个顶点都有相同的法线。这会创建一个非常分段的模型，具有硬边缘，并且与索引不兼容。如果你想要平滑的模型（我不知道，也许你真的想要分段的外观），你应该对每个顶点的相邻面的面法线进行平均处理，以计算每个顶点的法线。这实际上是更常见的用例，而不是每个面的法线。

所以，你可以像这样使用伪代码：

for each vertex normal:
    intialize to zero vector

for each face:
    compute face normal using cross product
    add face normal to each vertex normal of this face

for each vertex normal:
    normalize

生成平滑的每个顶点法线。

即使在实际代码中，这应该只需要10至20行代码，这并不算复杂。