OpenGL 计算法线（四边形）

Question

我的问题是关于 OpenGL 和法线，我了解它们背​​后的数学原理，并且我取得了一些成功。

我在下面附加的函数接受交错的顶点数组，并计算每 4 个顶点的法线。这些代表具有相同方向的四边形。据我了解，这 4 个顶点应该共享相同的法线。只要他们面朝同一个方向。

我遇到的问题是我的 QUADS 使用对角渐变进行渲染，很像这样： Light效果 - 除了阴影在中间，光线在角落之外。

我以一致的方式绘制我的四边形。 TopLeft、TopRight、BottomRight、BottomLeft 以及用于计算法线的顶点是 TopRight - TopLeft 和 BottomRight - TopLeft。

希望有人能看到我犯了一个错误，但我已经这样做了几个小时，但没有成功。

根据记录，我在对象旁边渲染了一个立方体和一个茶壶，以检查我的照明是否正常工作，所以我相当确定灯光位置没有问题。

void CalculateNormals(point8 toCalc[], int toCalcLength)
{
    GLfloat N[3], U[3], V[3];//N will be our final calculated normal, U and V will be the subjects of cross-product
    float length;

for (int i = 0; i < toCalcLength; i+=4) //Starting with every first corner QUAD vertice
{
    U[0] = toCalc[i+1][5] - toCalc[i][5]; U[1] = toCalc[i+1][6] - toCalc[i][6]; U[2] = toCalc[i+1][7] - toCalc[i][7]; //Calculate Ux Uy Uz 
    V[0] = toCalc[i+3][5] - toCalc[i][5]; V[1] = toCalc[i+3][6] - toCalc[i][6]; V[2] = toCalc[i+3][7] - toCalc[i][7]; //Calculate Vx Vy Vz

    N[0] = (U[1]*V[2]) - (U[2] * V[1]);
    N[1] = (U[2]*V[0]) - (U[0] * V[2]);
    N[2] = (U[0]*V[1]) - (U[1] * V[0]);

    //Calculate length for normalising
    length = (float)sqrt((pow(N[0],2)) + (pow(N[1],2)) + (pow(N[2],2)));

    for (int a = 0; a < 3; a++)
    {
        N[a]/=length;
    }

    for (int j = 0; i < 4; i++)
    {
                    //Apply normals to QUAD vertices (3,4,5 index position of normals in interleaved array)
        toCalc[i+j][3] = N[0]; toCalc[i+j][4] = N[1]; toCalc[i+j][5] = N[2];
    }
}
}

Answer 1

看起来您正在从索引 5、6 和 7 获取用于计算的顶点位置值，然后写出索引 3、4 和 5 处的法线。请注意索引 5 是如何在两者上使用的。我认为其中之一是不正确的。

Answer 2

看起来你的 for 循环 正在咬你。

for (int i = 0; i < toCalcLength; i+=4) //Starting with every first corner QUAD vertice
{
  ...
  for (int j = 0; i < 4; i++)
  { //            ^      ^
    // Should you be using 'j' instead of 'i' here?
    // j will never increment
    // This loop won't be called at all after the first time through the outer loop
    ...
  }
}

Answer 3

您使用索引 3、4 和 5 来存储法线：

toCalc[i+j][3] = N[0]; toCalc[i+j][4] = N[1]; toCalc[i+j][5] = N[2];

并且您使用索引 5、6 和 7 来获取点坐标：

U[0] = toCalc[i+1][5] - toCalc[i][5]; U[1] = toCalc[i+1][6] - toCalc[i][6]; U[2] = toCalc[i+1][7] - toCalc[i][7];

这些索引重叠（normal.x 与position.z 共享相同的索引），这是不应该发生的。

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建议：

1. 将所有内容放入结构中。
2. 任何一个：
   1. 使用数学库。
   2. 或者将向量算术放入单独的适当命名的子例程中。
3. 使用命名变量而不是索引。

通过这样做，您将减少代码中的错误数量。 a.position.x 比 quad[0][5] 更容易阅读，并且在代码未经过修改时更容易修复向量运算中的拼写错误。复制粘贴。

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您可以使用并集按索引和名称访问向量分量：

struct Vector3{
    union{
        struct{
            float x, y, z;
        };
        float v[3];
    };
};    

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对于计算四边形 ABCD 中的

A--B
|  |
C--D

法线使用公式：

法线 = normalize((B.position - A.position) X (C.position - A.position))。

OR

正常 = 标准化((D.位置 - A.位置) X (C.位置 - B.位置))。

其中“X”表示“叉积”。

无论哪种方式都会很好地工作。