在学习OpenGL的过程中,发现光照模型的渲染是需要指定法线向量的。无论是面法线还是点法线,不指定的话可能会造成不可预知的渲染效果。

面法线的计算相对来说容易一些,说说点法线如何计算的。

计算点法线,必须先计算它所在的面的面法线向量,再对所有面法线向量做归一化才可以。

那如何计算面法线向量哪?
设有两个向量组成一个面,向量分别表示为V1(x,y,z),V2(x,y,z),将两向量叉乘便可得到面法线向量,如下:
V = V1×V2
→ Vx = V1y * V2z - V1z * V2y
→ Vy = V1z * V2x - V1x * V2z
→ Vz = V1x * V2y - V1y * V2x

得到了面法线向量,接下来必须将向量归一化,即 V = normalized(Vn),V表示归一化向量,Vn表示法线向量。
归一化向量的步骤:
① 计算向量长度:
L = sqrt(Vx * Vx + Vy * Vy + Vz*Vz),其中sqrt表示求平方根。
② 向量的每个分量除以长度:
nVx = Vx / L
nVy = Vy / L
nVz = Vz / L

这样只计算了面法线的向量,因为顶点可能属于多个面,所以要将所有顶点属于的面进行处理:
计算所有经过该点的面法线向量的和的归一化
V = normalized( sum(Vij) )
其中 Vij 表示所有经过该点的面法线向量,sum 表示法线向量所有分量的和,normalized 表示法线向量的归一化。

别急,还没结束。在计算顶点法线向量的时候我们必须要排除共面的面法线向量。
那如何判断两个面是否共面哪?只要判断两条法线向量是否平行即可。
假设两个向量 V1(x,y,z) 和 V2(x,y,z),若:(V1x/V2x) = (V1y/V2y) = (V1z/V2z) = 常量,则两向量平行。
这样,应该可以计算出顶点的法线向量了。

Logo

DAMO开发者矩阵,由阿里巴巴达摩院和中国互联网协会联合发起,致力于探讨最前沿的技术趋势与应用成果,搭建高质量的交流与分享平台,推动技术创新与产业应用链接,围绕“人工智能与新型计算”构建开放共享的开发者生态。

更多推荐