OpenGL 漫射照明着色器错误？

Question

橙皮书第 16.2 节将漫射照明的实现列出为：

void main()
{
  vec3 N = normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal);
  vec4 V = gl_ModelViewMatrix * gl_vertex;
  vec3 L = normalize(lightPos - V.xyz);
  gl_FrontColor = gl_Color * vec4(max(0.0, dot(N, L));
}

但是，当我运行此程序时，当我移动相机时，照明会发生变化。 另一方面，当我更改

  vec3 N = normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal);

为 vec3 N = 归一化(gl_Normal);

我得到的漫射照明就像固定管道一样。

这是什么 gl_NormalMatrix，删除它有什么作用，...这是橙皮书中的一个错误...还是我设置的 OpenGL 代码不正确？

[为了完整性，片段着色器仅复制颜色]

Answer 1

好吧，希望时隔半年再回答你的问题没有什么问题吧？ :)

所以这里有两件事需要讨论：

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a）着色器应该是什么样子

你应该通过模型视图矩阵来转换你的法线 - 这是给定的。考虑一下如果不这样做会发生什么 - 您的模型视图矩阵可以包含某种旋转。您的立方体将被旋转，但法线仍指向旧方向！这显然是错误的。

因此：当您通过模型视图矩阵变换顶点时，您还应该变换法线。您的法线是 vec3 而不是 vec4，并且您对平移不感兴趣（法线仅包含方向），因此您只需将法线乘以 mat3(gl_ModelViewMatrix )，这是左上角的 3-3 子矩阵。

然后：这几乎是正确的，但仍然有点错误 - 原因详细描述Lighthouse 3D - 请阅读。长话短说，您必须乘以它的逆变换，而不是 mat3(gl_ModelViewMatrix)。

OpenGL 2 非常有用，它会为您预先计算为 gl_NormalMatrix。因此，正确的代码是：

vec3 N = normalize(gl_NormalMatrix * gl_Normal);

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b) 但它与固定管道不同，为什么？

我首先想到的是“你使用的固定管道有问题”。

我不太热衷于 FP（着色器万岁！），但据我记得，当您通过 glLightParameterfv(GL_LIGHT_POSITION, some) 指定灯光时，这会受到模型视图矩阵的影响。在错误的坐标系中指定灯光位置（或定向灯的灯光方向）很容易（至少对我来说:)）。

我不确定我是否记得正确当时是如何工作的，因为我现在使用 GL3 和着色器，但让我尝试一下......你的模型视图矩阵的状态是什么？我认为您可能在对象空间而不是眼睛空间中指定了定向光方向，以便您的光会与对象一起旋转。我不知道这是否与这里相关，但在使用 FF 时请务必注意这一点。我记得当我还在使用 GL 1.1 时，我经常犯这个错误。

根据模型视图状态，您可以在以下位置指定灯光：

• 眼睛（相机）空间、
• 世界空间、
• 物体空间。

确定是哪一个。

嗯..我希望这能让你更清楚这个话题。结论是：

1. 始终在顶点着色器中将法线与顶点一起变换，
2. 如果它看起来与您的预期不同，请考虑如何指定灯光位置。 （也许你也想在着色器中乘以灯光位置向量？关于灯光位置坐标系的注释仍然有效）