GLSL - 给定顶点法线计算表面法线答案

【问题标题】：GLSL - Calculate the surface normal given its vertex normalGLSL - 给定顶点法线计算表面法线
【发布时间】：2021-12-19 13:39:35
【问题描述】：

我想在 OpenGL 上实现平面着色。我搜索了一下，发现了这个问题：How to achieve flat shading with light calculated at centroids?。

我了解最佳答案的想法，我正在尝试实施它。但是，在给定三角形每个顶点的法线的情况下，我无法弄清楚如何找到表面法线。

顶点着色器中的相关代码：

#version 400 core

...

layout(location = 0) in vec4 position;
layout(location = 1) in vec3 normal;

uniform mat4 Mm;
uniform mat3 normalMatrix;

out vec3 vertexN;
out vec3 vertexP;

... 

int main() {
     ...
     vertexN = normalize(normalMatrix * normal);
     vertexP = vec3(Mm * position);
     ...
}

几何着色器中的相关代码：

#version 400 core

...
layout (triangles) in;
layout (triangle_strip, max_vertices=3) out;

in vec3 vertexP[3];
in vec3 vertexN[3];

...

void main(){
    ...
    vec3 centroidPosition(0.0);
    for(int i = 0; i < 3; i++) centroidPosition += vertexP[i];
    centroidPosition/=3.0;

    // calculate surface normal
    
    ...
}

【问题讨论】：

标签： c++ opengl glsl

【解决方案1】：

可以使用表面上的 2 个向量的Cross product 计算表面法线。以下代码用于逆时针三角形：

vec3 v1 = vertexP[1] - vertexP[0];
vec3 v2 = vertexP[2] - vertexP[0];
vec3 surfNormal = normalize(cross(v1, v2));

如果三角形的缠绕顺序是顺时针，则必须交换v1和v2：

vec3 surfNormal = normalize(cross(v2, v1));

使用Dot product 确保在混合三角形的缠绕顺序时表面法线的方向正确：

surfNormal *= sign(dot(surfNormal, vertexN[0]+vertexN[1]+vertexN[2]));

【讨论】：

这非常有效！谢谢。