带有 GLSL 法线的奇怪效果答案

【问题标题】：Odd effect with GLSL normals带有 GLSL 法线的奇怪效果
【发布时间】：2026-01-04 01:20:03
【问题描述】：

由于与我之前遇到并发布过的问题有点相似，我试图让法线在我的 GLSL 应用程序中正确显示。出于解释的目的，我使用 RenderMonkey 提供的 ninjaHead.obj 模型进行测试 (you can grab it here)。现在在 RenderMonkey 的预览窗口中，一切看起来都很棒：分别生成的顶点和片段代码为：

顶点：

uniform vec4 view_position;

varying vec3 vNormal;
varying vec3 vViewVec;

void main(void)
{
  gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;

  // World-space lighting
  vNormal = gl_Normal;
  vViewVec = view_position.xyz - gl_Vertex.xyz;
}

片段：

uniform vec4 color;

varying vec3 vNormal;
varying vec3 vViewVec;

void main(void)
{
   float v = 0.5 * (1.0 + dot(normalize(vViewVec), vNormal));
   gl_FragColor =  v* color;
}

我的 GLSL 代码以此为基础，但我并没有完全得到预期的结果...

我的顶点着色器代码：

uniform mat4 P;
uniform mat4 modelRotationMatrix;
uniform mat4 modelScaleMatrix;
uniform mat4 modelTranslationMatrix;
uniform vec3 cameraPosition;

varying vec4 vNormal;
varying vec4 vViewVec;

void main()
{
vec4 pos = gl_ProjectionMatrix * P * modelTranslationMatrix * modelRotationMatrix * modelScaleMatrix * gl_Vertex;

gl_Position = pos;

gl_TexCoord[0] = gl_MultiTexCoord0;

gl_FrontColor = gl_Color;   

vec4 normal4 = vec4(gl_Normal.x,gl_Normal.y,gl_Normal.z,0);     

// World-space lighting
   vNormal = normal4*modelRotationMatrix;
   vec4 tempCameraPos = vec4(cameraPosition.x,cameraPosition.y,cameraPosition.z,0);     
   //vViewVec = cameraPosition.xyz - pos.xyz;
   vViewVec = tempCameraPos - pos;
}

我的片段着色器代码：

varying vec4 vNormal;
varying vec4 vViewVec;

void main()
{
  //gl_FragColor = gl_Color;
  float v = 0.5 * (1.0 + dot(normalize(vViewVec), vNormal));
gl_FragColor =  v * gl_Color;
}

但是我的渲染产生了这个......

有谁知道这可能是什么原因和/或如何使它起作用？

编辑为了响应 kvark 的 cmets，这里是渲染的模型，没有任何法线/光照计算来显示所有正在渲染的三角形。

这里是带有用于颜色的法线的模型着色。相信问题已经找到了！现在的原因是为什么它被渲染成这样以及如何解决它？欢迎提出建议！

解决方案 好了大家问题都解决了！感谢 kvark 提供的所有有用的见解，这肯定有助于我的编程实践，但我担心答案来自我是一个巨大的山雀......我在设置 glNormalPointer 偏移量的代码的 display() 函数中有一个错误为随机值。以前是这样的：

gl.glEnableClientState(GL.GL_NORMAL_ARRAY);
gl.glBindBuffer(GL.GL_ARRAY_BUFFER, getNormalsBufferObject());
gl.glNormalPointer(GL.GL_FLOAT, 0, getNormalsBufferObject());

但应该是这样的：

gl.glEnableClientState(GL.GL_NORMAL_ARRAY);
gl.glBindBuffer(GL.GL_ARRAY_BUFFER, getNormalsBufferObject());
gl.glNormalPointer(GL.GL_FLOAT, 0, 0);

所以我想这是一个教训。永远不要在周五下午盲目地使用 Ctrl+C 和 Ctrl+V 代码来节省时间并且...当您确定您正在查看的代码部分是正确的时，问题可能出在其他地方！

【问题讨论】：

请务必指定您的 OpenGL 版本。在您的 GLSL 中使用 #version 指令也是一个好习惯。
您应该从您的问题中删除解决方案并将其添加为答案（如果它确实解决了您的问题，请接受它）。

标签： opengl glsl normals

【解决方案1】：

你的P 矩阵是什么？（我想这是一个世界->相机视图变换）。
vNormal = normal4*modelRotationMatrix; 为什么要更改参数的顺序？这样做是通过反向旋转将法线相乘，这是您真正不想要的。改用标准顺序（modelRotationMatrix * normal4）
vViewVec = tempCameraPos - pos。这是完全不正确的。 pos 是同质剪辑空间中的顶点，而 tempCameraPos 是世界空间中的顶点（我想）。您需要将结果放在与法线相同的空间中（世界空间），因此请使用世界空间顶点位置 (modelTranslationMatrix * modelRotationMatrix * modelScaleMatrix * gl_Vertex) 进行此等式。

【讨论】：

感谢您的回复。是的 P 确实是世界相机矩阵。我已经做出了您在 (2) 和 (3) 中建议的更改，但没有明显的更改。我不知道发生了什么！
@克里斯·罗宾逊。您的屏幕截图显示根本没有绘制一些三角形。你能用恒定颜色填充模型来检查吗？
@kvark 当我在没有法线的情况下渲染时（即平面着色），模型确实被填充并且所有的三角形都被渲染了。
@克里斯·罗宾逊。好的，很好。现在我建议将中间函数结果放入颜色中，以查看工作代码和非工作代码之间的哪些参数不同。试试：gl_FragColor = normalize(vViewVec); 然后=vNormal。
@kvark 感谢您迄今为止的所有帮助。我已经使用颜色的法线渲染了模型，并在我的编辑中得到了奇怪的结果。现在显然这是错误的，我认为在这种情况下相邻三角形之间的法线应该缓慢变化。即使有些三角形是向后绘制的，我也不希望看到我看到的颜色变化。关于它可能是什么的任何线索？

【解决方案2】：

您似乎在混合 GL 版本？您通过制服手动传递矩阵，但使用固定函数传递顶点属性。嗯。总之……

我真的不喜欢你对你的法线做的事情。看看：

vec4 normal4 = vec4(gl_Normal.x,gl_Normal.y,gl_Normal.z,0);     

vNormal = normal4*modelRotationMatrix;

普通只存储方向数据，为什么要使用vec4呢？我相信只使用vec3 会更优雅。此外，看看接下来会发生什么 - 将法线乘以 4x4 模型旋转矩阵......另外，法线的第四个坐标等于 0，因此它不是齐次坐标中的正确向量。我不确定这是这里的主要问题，但如果这种乘法会给你带来垃圾，我不会感到惊讶。

转换法线的标准方法是将vec3 乘以模型视图矩阵的 3x3 子矩阵（因为您只对方向感兴趣，而不是平移）。好吧，确切地说，“最正确”的方法是使用该 3x3 子矩阵的逆转置（这在您进行缩放时很重要）。在旧的 OpenGL 版本中，您将其预先计算为 gl_NormalMatrix。

因此，您应该使用类似

的东西，而不是上面的

// (...)
varying vec3 vNormal;
// (...)

mat3 normalMatrix = transpose(inverse(mat3(modelRotationMatrix)));
// or if you don't need scaling, this one should work too-
mat3 normalMatrix = mat3(modelRotationMatrix);

vNormal = gl_Normal*normalMatrix;

这当然是需要在您的代码中修复的一件事 - 我希望它能解决您的问题。

【讨论】：