OpenGL - 为什么normalize()不是幂等的？

Question

我正在使用OpenGL ES 2.0在Java中开发Android游戏。目前，我正在编写自己的顶点和片段着色器。我在我的片段着色器中遇到了一个奇怪的问题：normalize(u_LightPos - v_Position)与normalize(normalize(u_LightPos - v_Position))不同，其中u_LightPos是一个uniform变量，v_Position是一个varying变量。

为什么normalize（）不具有幂等性？为什么我必须调用两次才能得到一个真正的法线（长度为1的向量）？这非常令人困惑。

编辑：这是顶点着色器：

uniform mat4 u_MVPMatrix;
uniform mat4 u_MVMatrix;
attribute vec4 a_Position;
attribute vec3 a_Normal;
varying vec3 v_Position;
varying vec3 v_Normal;
void main() {
    v_Position = vec3(u_MVMatrix * a_Position);
    v_Normal = vec3(u_MVMatrix * vec4(a_Normal, 0.0));
    gl_Position = u_MVPMatrix * a_Position;
}

这里是片段着色器：

precision mediump float;
uniform vec3 u_LightPos;
uniform vec4 u_Color;
varying vec3 v_Position;
varying vec3 v_Normal;
void main() {
    float distance = length(u_LightPos - v_Position);
    vec3 lightVector = normalize(normalize(u_LightPos - v_Position));
    float diffuse = max(dot(v_Normal, lightVector), 0.0);
    gl_FragColor = u_Color * diffuse;
}

如果我不对 lightVector 进行双重规范化，那么点积将会大于1.1，我已经测试过了。而且，对 v_Normal 进行规范化并不能改变这个事实。

- Kenji

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第一个版本的长度与1相差多少？如果这个差距非常小，我猜测这是一个数值问题。你在着色器中设置了浮点精度吗？ - BDL

不，这是一个相当大的数量。有时甚至比0.1多得多，甚至达到10或更多。 精度为“precision mediump float”。 - Kenji

u_LightPos的值是多少，v_Position的大致范围是多少？如果这些值非常大，是否仍可能存在精度问题？如果将精度设置为highp，是否会有任何变化？ - Reto Koradi

你说得对。这是一个精度问题。向量没有被正确归一化，因为向量之间的差异太大了。谢谢。 - Kenji

Answer 1

这是一个精度问题。将精度设置为highp可以解决这个问题。u_LightPos和v_Position之间的差异太大，导致了一个值过大以至于无法正确归一化。

- Kenji