OpenGL : 왜 glNormal로 법선을 설정해야합니까?

OpenGL의 기본 사항을 배우고 있지만 glNormal정점의 법선을 설정 하라는 호출이 왜 필요한지 궁금 합니다.

다음과 같이 간단한 삼각형을 만들면 :

glBegin(GL_TRIANGLES);
    glVertex3f(0,0,0);
    glVertex3f(1,0,0);
    glVertex3f(0,1,0);
glEnd();

기하 기본형의 유형에 의해 법선이 암시 적으로 정의되어서는 안됩니까? 표준을 설정하지 않으면 OpenGL이 계산합니까?

glNormal사이에 여러 번 호출 glBegin/End하면 기본이 아닌 정점마다 법선을 설정할 수 있습니다.

glBegin(GL_TRIANGLES);
    glNormal3f(0,0,1);
    glVertex3f(0,0,0);
    glNormal3f(0,0,1);
    glVertex3f(1,0,0);
    glNormal3f(0,0,1);
    glVertex3f(0,1,0);
glEnd();

여러 삼각형으로 구성된 더 복잡한 메쉬의 경우 한 정점의 법선이 삼각형의 법선뿐만 아니라 주변 지오메트리의 다른 삼각형에 의존하기를 원합니다.

다음은 동일한 형상의 예입니다.

• 왼쪽 정점 법선 -면의 각 꼭지점이 서로 다른 법선을 갖습니다 (이 구의 경우 모든 법선이 중심에서 바깥 쪽을 가리킴).
• 오른쪽 면당 법선 -각 꼭짓점은 동일한 법선 값을 얻습니다 (한 번만 지정하거나 기본 법선 값을 사용하기 때문에 (0,0,1)).

기본 음영 모델 ( GL_SMOOTH)을 사용하면면 정점의 법선이면에 보간됩니다. 를 들어 당 정점 법선 음영 부드럽게 분야에서이 결과는하지만위한 당면 법선 당신은 특성 측면 표정으로 끝낸다.

아니요, GL은 표준을 계산하지 않습니다. 정상적인 것이 무엇인지 알 수 없습니다. 프리미티브는 래스터 화 (및 다른 장소) 이외의 것을 의미하지 않습니다. GL은 어떤면 (삼각형)이 정점을 공유하는지 모릅니다 (런타임에서이를 계산하는 것은 다른 데이터 구조를 사용하지 않고 매우 비쌉니다).

일반적인 정점을 찾고 법선을 계산하려면 메쉬의 "삼각 국"을 전처리해야합니다. 이것은 게임이 속도로 실행되기 전에 수행되어야합니다.

모서리에 공유 정점이있는 딱딱한 가장자리와 같은 경우도 있지만, 법선이 올바르게 켜지도록 별도의 법선을 원합니다. GL / D3D 렌더링 모델에서는 각각 별도의 법선을 가진 두 개의 별도 정점이 (동일한 위치에) 필요합니다.

UV와 텍스처 매핑에도이 모든 것이 필요합니다.

짧은 대답은 당신이 실제로 없다는 것입니다 이 모두에서 정상을 설정할 수 있습니다. 법선 벡터는 OpenGL 조명을 수행하는 경우 (또는 그에 따라 달라질 수있는 다른 계산)에만 적용되지만 적용되지 않는 경우 (또는 라이트 맵과 같은 다른 방법을 사용하는 경우) ) 그러면 모든 glNormal 호출을 행복하게 생략 할 수 있습니다.

따라서 glNormal을 지정하는 것이 합리적이며 좀 더 살펴 본다고 가정 해 봅시다.

glNormal은 기본 또는 정점마다 지정할 수 있습니다. 프리미티브 당 법선을 사용한다는 것은 프리미티브면의 각 정점에 대한 모든 노멀이 같은 방향으로 존재한다는 것입니다. 때로는 이것이 당신이 원하는 것이지만 때로는 그렇지 않습니다-꼭지점 법선이 유용한 곳은 각 꼭지점이 자신의 얼굴을 가질 수 있다는 것입니다.

구의 고전적인 예를 들어보십시오. 구의 각 삼각형이 같은 법선을 가졌다면 최종 결과는 상당히 깎아 질 것입니다. 그것은 아마도 당신이 원하는 것이 아니며, 부드러운 음영을 원합니다. 그래서 당신이하는 일은 공통 정점을 공유하는 각 삼각형의 법선을 평균화하고 부드러운 음영 결과를 얻는 것입니다.

glNormal확산 번개 를 사용하는 방법에 대한 세부 정보를 보여주는 최소 예제 입니다 .

display함수 의 주석은 각 삼각형의 의미를 설명합니다.

#include <stdlib.h>

#include <GL/gl.h>
#include <GL/glu.h>
#include <GL/glut.h>

/* Triangle on the x-y plane. */
static void draw_triangle() {
    glBegin(GL_TRIANGLES);
    glVertex3f( 0.0f,  1.0f, 0.0f);
    glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 0.0f);
    glVertex3f( 1.0f, -1.0f, 0.0f);
    glEnd();
}

/* A triangle tilted 45 degrees manually. */
static void draw_triangle_45() {
    glBegin(GL_TRIANGLES);
    glVertex3f( 0.0f,  1.0f, -1.0f);
    glVertex3f(-1.0f, -1.0f,  0.0f);
    glVertex3f( 1.0f, -1.0f,  0.0f);
    glEnd();
}

static void display(void) {
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glPushMatrix();

    /*
    Triangle perpendicular to the light.
    0,0,1 also happens to be the default normal if we hadn't specified one.
    */
    glNormal3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
    draw_triangle();

    /*
    This triangle is as bright as the previous one.
    This is not photorealistic, where it should be less bright.
    */
    glTranslatef(2.0f, 0.0f, 0.0f);
    draw_triangle_45();

    /*
    Same as previous triangle, but with the normal set
    to the photorealistic value of 45, making it less bright.

    Note that the norm of this normal vector is not 1,
    but we are fine since we are using `glEnable(GL_NORMALIZE)`.
    */
    glTranslatef(2.0f, 0.0f, 0.0f);
    glNormal3f(0.0f, 1.0f, 1.0f);
    draw_triangle_45();

    /*
    This triangle is rotated 45 degrees with a glRotate.
    It should be as bright as the previous one,
    even though we set the normal to 0,0,1.
    So glRotate also affects the normal!
    */
    glTranslatef(2.0f, 0.0f, 0.0f);
    glNormal3f(0.0, 0.0, 1.0);
    glRotatef(45.0, -1.0, 0.0, 0.0);
    draw_triangle();

    glPopMatrix();
    glFlush();
}

static void init(void) {
    GLfloat light0_diffuse[] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
    /* Plane wave coming from +z infinity. */
    GLfloat light0_position[] = {0.0, 0.0, 1.0, 0.0};
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
    glShadeModel(GL_SMOOTH);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light0_position);
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, light0_diffuse);
    glEnable(GL_LIGHTING);
    glEnable(GL_LIGHT0);
    glColorMaterial(GL_FRONT, GL_DIFFUSE);
    glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
    glEnable(GL_NORMALIZE);
}

static void reshape(int w, int h) {
    glViewport(0, 0, w, h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    glOrtho(-1.0, 7.0, -1.0, 1.0, -1.5, 1.5);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}

int main(int argc, char** argv) {
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);
    glutInitWindowSize(800, 200);
    glutInitWindowPosition(100, 100);
    glutCreateWindow(argv[0]);
    init();
    glutDisplayFunc(display);
    glutReshapeFunc(reshape);
    glutMainLoop();
    return EXIT_SUCCESS;
}

이론

OpenGL에서 각 정점에는 고유 한 법선 벡터가 있습니다.

법선 벡터는 정점의 밝기를 결정한 다음 삼각형의 밝기를 결정하는 데 사용됩니다.

표면이 빛에 직각 일 때 평행 표면보다 밝습니다.

glNormal 다음의 모든 정점에 사용되는 현재 법선 벡터를 설정합니다.

우리 모두 glNormal가 하기 전에 법선의 초기 값 은 0,0,1입니다.

법선 벡터 는 표준 1을 가져야합니다. 그렇지 않으면 색이 변합니다! glScale또한 법선의 길이를 변경합니다! glEnable(GL_NORMALIZE);OpenGL이 자동으로 표준을 1로 설정합니다. 이 GIF 는 아름답게 보여줍니다.

서지:

• /programming/5906993/what-is-a-normal-in-opengl
• https://www.opengl.org/sdk/docs/man2/xhtml/glNormal.xml
• http://www.tomdalling.com/blog/modern-opengl/06-diffuse-point-lighting/
• http://learnopengl.com/#!Advanced-Lighting/Normal-Mapping

코더에 따라 일부 기능을 구현하려면 glNormal이 필요합니다. 예를 들어 법선을 만들어 하드 가장자리를 유지하려고 할 수 있습니다.