Question

您好我正在编写3D建模应用程序，我想加快OpenGL中的渲染速度。目前我使用glBegin / glEnd这是非常慢和不赞成的方式。我需要绘制非常快速的平面阴影模型。我每帧都在CPU上生成法线。这很慢。我尝试将glDrawElements与索引几何一起使用，但是在正常生成中存在问题，因为法线在顶点处指定而不是在三角形级别。
另一个想法是使用GLSL在几何着色器中在GPU上生成法线。我为正常生成编写了这段代码：

#version 120 
#extension GL_EXT_geometry_shader4 : enable

vec3 NormalFromTriangleVertices(vec3 triangleVertices[3])
{
    // now is same as RedBook (OpenGL Programming Guide)
    vec3 u = triangleVertices[0] - triangleVertices[1];
    vec3 v = triangleVertices[1] - triangleVertices[2];
    return cross(v, u);
}

void main()
{
    // no change of position
    // computes normal from input triangle and front color for that triangle

    vec3 triangleVertices[3];
    vec3 computedNormal;

    vec3 normal, lightDir;
    vec4 diffuse;
    float NdotL;

    vec4 finalColor;

    for(int i = 0; i < gl_VerticesIn; i += 3)
    {
        for (int j = 0; j < 3; j++)
        {
            triangleVertices[j] = gl_PositionIn[i + j].xyz;
        }
        computedNormal = NormalFromTriangleVertices(triangleVertices);
        normal = normalize(gl_NormalMatrix * computedNormal);

        // hardcoded light direction 
        vec4 light = gl_ModelViewMatrix * vec4(0.0, 0.0, 1.0, 0.0);
        lightDir = normalize(light.xyz);

        NdotL = max(dot(normal, lightDir), 0.0);

        // hardcoded
        diffuse = vec4(0.5, 0.5, 0.9, 1.0);

        finalColor = NdotL * diffuse; 
        finalColor.a = 1.0; // final color ignores everything, except lighting

        for (int j = 0; j < 3; j++)
        { 
            gl_FrontColor = finalColor;
            gl_Position = gl_PositionIn[i + j];
            EmitVertex();
        }
    }
    EndPrimitive();
}

当我将着色器集成到我的应用程序时，没有出现速度提升。它比以前更糟糕。我是GLSL的新手和整体着色器，所以我不知道我做错了什么。我在MacBook上使用Geforce 9400M尝试了这个代码。

更清楚的是，这是我要替换的代码：

- (void)drawAsCommandsWithScale:(Vector3D)scale
{
    float frontDiffuse[4] = { 0.4, 0.4, 0.4, 1 };
    CGFloat components[4];
    [color getComponents:components];
    float backDiffuse[4];
    float selectedDiffuse[4] = { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1 };

    for (uint i = 0; i < 4; i++)
        backDiffuse[i] = components[i];

    glMaterialfv(GL_BACK, GL_DIFFUSE, backDiffuse);
    glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, frontDiffuse);

    Vector3D triangleVertices[3];

    float *lastDiffuse = frontDiffuse; 

    BOOL flip = scale.x < 0.0f || scale.y < 0.0f || scale.z < 0.0f;

    glBegin(GL_TRIANGLES);

    for (uint i = 0; i < triangles->size(); i++)
    {
        if (selectionMode == MeshSelectionModeTriangles) 
        {
            if (selected->at(i))
            {
                if (lastDiffuse == frontDiffuse)
                {
                    glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_DIFFUSE, selectedDiffuse);
                    lastDiffuse = selectedDiffuse;
                }
            }
            else if (lastDiffuse == selectedDiffuse)
            {
                glMaterialfv(GL_BACK, GL_DIFFUSE, backDiffuse);
                glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, frontDiffuse);
                lastDiffuse = frontDiffuse;
            }
        }    
        Triangle currentTriangle = [self triangleAtIndex:i];
        if (flip)
            currentTriangle = FlipTriangle(currentTriangle);

        [self getTriangleVertices:triangleVertices fromTriangle:currentTriangle];
        for (uint j = 0; j < 3; j++)
        {
            for (uint k = 0; k < 3; k++)
            {
                triangleVertices[j][k] *= scale[k];
            }
        }
        Vector3D n = NormalFromTriangleVertices(triangleVertices);
        n.Normalize();
        for (uint j = 0; j < 3; j++)
        {
            glNormal3f(n.x, n.y, n.z);
            glVertex3f(triangleVertices[j].x, triangleVertices[j].y, triangleVertices[j].z);            
        }
    }

    glEnd();    
}

正如您所看到的那样效率非常低，但正在工作。triangles是vertices数组的索引数组。

我尝试使用此代码进行绘制，但我不能只有一个索引数组而不是两个（一个用于顶点，第二个用于法线）。

glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);

uint *trianglePtr = (uint *)(&(*triangles)[0]); 
float *vertexPtr = (float *)(&(*vertices)[0]);

glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, vertexPtr);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, triangles->size() * 3, GL_UNSIGNED_INT, trianglePtr);
glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);

现在，当一些顶点由不同的三角形共享时，我如何指定法线指针，为它们设置不同的法线？

Answer 1

所以我终于设法提高了渲染速度。我只在顶点或三角形发生变化时重新计算CPU上的法线，这只有在一个网格中而不是在整个场景中工作时才会发生。这不是我想要的解决方案，但在现实世界中它比以前的方法更好我将整个几何体缓存到单独的法线和顶点阵列中，不能使用索引图，因为我想要平面着色（类似于3ds max中平滑组的问题）。
我使用简单的glDrawArrays和照明顶点着色器，这是因为我想要在三角形模式下选择三角形的颜色不同，另一个未选择，并且没有材料数组（我没有找到任何一个）。

Answer 2

通常情况下，只有在几何体发生变化时，才会计算每帧的法线。并且为每个三角形设置一个法线，只为三角形中的每个顶点设置相同的法线。这意味着您不能在网格中的相邻三角形之间共享顶点，但这种情况并不罕见。

Answer 3

您的问题让我记住了这篇Normals without Normals博文。

GLSL着色器生成法线

3 个答案: