OpenGL中围绕对象边翻转的法线

我正在使用OpenGL渲染3D参数化曲面。在大多数情况下，它似乎运行良好，但是

在几何体边缘周围的某些部分，几乎就像法线指向内部（）

我怀疑问题在于我的片段着色器或曲面法线，特别是在它们接近垂直于摄影机方向的区域。以下是顶点的创建方式：

# --- Python imports ---
import numpy as np

# --- Internal imports ---
from glmesh import MeshApp3D

# -----------------------------------------------------------
# Torus parameters
radius1     = 1.0
radius2     = 0.2

# Define torus
torus       = ( lambda u,v : np.cos(u)*(radius1+radius2*np.cos(v)),
                lambda u,v : np.sin(u)*(radius1+radius2*np.cos(v)),
                lambda u,v : radius2*np.sin(v) )

# Generate grid of points on the torus
nSamples    = 100
U           = np.linspace(0.0,2*np.pi,nSamples)
V           = np.linspace(0.0,-2*np.pi,nSamples)

grid        = np.array( 
                        [
                            [ [torus[componentIndex](u,v) for u in U] for v in V ] for componentIndex in (0,1,2)
                        ],
                        dtype=np.float32 )


# -----------------------------------------------------------
# Rearrange grid to a list of points
vertices    = np.reshape(
                        np.transpose(   grid, 
                                        axes=(1,2,0)),
                        ( nSamples*nSamples ,3))

# Generate triangle indices in a positive permutation
# For example:
# 7---8---9
# | / | / |
# 4---5---6
# | / | / |
# 1---2---3
#
# (1,5,4) (1,2,5) (2,6,5) (2,3,6) (4,8,7) (4,5,8) (5,9,8) (5,6,9)

faces = np.zeros( ( 2*(nSamples-1)*(nSamples-1), 3 ), dtype=np.uint32 )
k = 0
for j in range(nSamples-1):
    for i in range(nSamples-1):
        jni = j*nSamples+i

        faces[k]    = [ jni, 
                        jni+nSamples+1, 
                        jni+nSamples ]

        faces[k+1]  = [ jni, 
                        jni+1, 
                        jni+1+nSamples ]
        k+=2


# -----------------------------------------------------------
# -----------------------------------------------------------
meshApp = MeshApp3D(    {'vertices' : vertices, 'faces' : faces},
                        colors=(1.0,1.0,1.0) )
meshApp.run()

片段着色器：

varying vec3 position;
varying vec3 normal;
varying vec4 color;


void main() {

    // Diffuse
    vec3 lightDir       = normalize( position - vec3($lightPos) );
    float diffuse       = dot( normal, lightDir );
    //diffuse             = min( max(diffuse,0.0), 1.0 );

    // Specular
    vec3 halfWayVector  = normalize(  ( lightDir+vec3($cameraDir) )/2.0  );
    float specular      = min( max(   dot(halfWayVector,normal)   ,0.0), 1.0 );
    specular            = specular * specular * specular * specular;
    specular            = specular * specular * specular * specular;
    specular            = specular * specular * specular * specular;

    // Additive
    vec3 fragColor      = vec3($lightColor) * color.xyz;
    fragColor           = fragColor * ( $diffuseMaterialConstant * diffuse +
                                        $specularMaterialConstant * specular)
                                        + $ambientMaterialConstant * vec3($ambientLight) * color.xyz;


    gl_FragColor        = vec4(fragColor,1.0);
}

代码的其余部分在模块中进行了分解，但简而言之，发生了以下情况：

• a由顶点和面构成
• 法线在MeshData内部生成，基于顶点位置及其定义相应三角形的顺序
• 创建并初始化画布和OpenGL窗口
• 网格绘制为三角形条带

有问题的部分可能是网格三角形的定义。例如：

  7---8---9
  | / | / |
  4---5---6
  | / | / |
  1---2---3
v
^
|
---> u
(1,5,4) (1,2,5) (2,6,5) (2,3,6) (4,8,7) (4,5,8) (5,9,8) (5,6,9)

它最初的目的是为二维函数z=f（x，y）生成三角形，并且对它们很有效，但我在将其应用于参数曲面r（u，v）=[x（u，v），y（u，v），z（u，v）]时遇到了问题。例如，这就是为什么参数v从0变为-2pi而不是+2pi的原因（否则法线将指向内部）

关于图像中出现故障的原因有什么想法吗？

---

（或关于更好的三角形生成的任何建议？

检查三角形绕组一致性的一种方法是启用背面消隐。如果黑色三角形消失了，那么你就知道你已经将它们向后定位了。我想这就是如何使用vispy启用消隐：我想我们可能对如何生成法线和顶点着色器感兴趣。我还想知道你的三角形是否太小，所以你可能正在做的叉积有时会退化。@prideout谢谢你关于剔除的提示，它帮助我找到了问题所在。默认情况下，剔除在vispy中设置为“背面”。将其更改为“front”会导致与原始帖子中显示的第二张图片相同的情况（有目的地反转法线）。你可以看到，即使三角形露出了它们的背部，它们也没有被剔除。原因是一些三角形被复制：三角形绘制模式被设置为“三角形带”，而不是“三角形”，这会创建一些重复。将绘图模式设置为“三角形”解决了所有问题。@KelemenMáté很高兴你能做到这一点。如果您认为可以在vispy库中提供或简化任何内容，请在vispy github存储库中创建一个问题，让我知道。谢谢。检查三角形绕组是否一致的一种方法是启用背面消隐。如果黑色三角形消失了，那么你就知道你已经将它们向后定位了。我想这就是如何使用vispy启用消隐：我想我们可能对如何生成法线和顶点着色器感兴趣。我还想知道你的三角形是否太小，所以你可能正在做的叉积有时会退化。@prideout谢谢你关于剔除的提示，它帮助我找到了问题所在。默认情况下，剔除在vispy中设置为“背面”。将其更改为“front”会导致与原始帖子中显示的第二张图片相同的情况（有目的地反转法线）。你可以看到，即使三角形露出了它们的背部，它们也没有被剔除。原因是一些三角形被复制：三角形绘制模式被设置为“三角形带”，而不是“三角形”，这会创建一些重复。将绘图模式设置为“三角形”解决了所有问题。@KelemenMáté很高兴你能做到这一点。如果您认为可以在vispy库中提供或简化任何内容，请在vispy github存储库中创建一个问题，让我知道。谢谢