自动计算GLKit / OpenGL-ES中的法线

Question

我基于Apple的示例代码在OpenGL-ES中制作了一些相当基本的形状。 他们使用了一个点数组，在第一个数组中有一个索引数组，每组三个索引创建一个多边形。 这一切都很棒，我可以制作出我想要的形状。 为了正确地遮蔽形状，我相信我需要计算每个多边形上每个顶点的法线。 起初形状是立方形的，所以很容易，但现在我正在制作（略微）更高级的形状，我想自动创建这些法线。 如果我得到一个多边形的两条边的向量（这里所有多边形都是三角形）并且对它上面的每个顶点使用它们的叉积，这似乎很容易。 之后，我使用如下代码绘制形状。

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);

我无法理解的是为什么我必须手动执行此操作。 我确信有些情况下你需要的东西不仅仅是垂直于表面的矢量，但我也确定这是迄今为止最流行的用例，所以不应该有更简单的方法吗？ 我错过了明显的东西吗？ glCalculateNormals（）会很棒。

//这里是一个答案传递GLKVector3 []，你希望用法线填充，另一个用顶点（每三个被分组成多边形），然后是顶点的计数。

- (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;
    }
}

Answer 1

答案是： OpenGL既不是场景管理库也不是几何库，而只是一个绘制API ，可以将漂亮的图片绘制到屏幕上。 对于照明，它需要法线，你给它正常。 就这样。 如果这可以由用户完成并且与实际绘图无关，为什么还要计算法线？

通常，您不会在运行时计算它们，而是从文件中加载它们。 并且有许多方法可以计算法线。 你想要每面法线还是每顶点法线？ 您是否需要任何特定的硬边或任何特定的光滑补丁？ 如果你想平均面法线以获得顶点法线，你想如何平均这些？

随着着色器的出现以及在较新的OpenGL版本中删除内置的普通属性和光照计算，无论如何，整个问题都变得过时，因为您可以按照您想要的任何方式进行照明，并且不再需要传统法线。

顺便说一句，听起来就像你正在使用每面法线一样，这意味着面部的每个顶点都具有相同的法线。 这会创建一个具有硬边的非常刻面的模型，并且与索引一起工作也不能很好。 如果你想要一个平滑的模型（我不知道，也许你真的想要一个刻面的外观），你应该平均每个顶点的相邻面的面法线来计算每顶点法线。 这实际上是更常见的用例，而不是每个正常情况。

所以你可以做这样的伪代码：

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

生成平滑的每顶点法线。 即使在实际代码中，这也会产生10到20行代码，这并不是很复杂。