平行曲面上的漫反射光线误差

Question

作为测试，我创建了一个简单的四边形。以下是它的属性：

Vertex vertices[] =
{
    //    Positions        Normals
    {vec3(-1,-1, 0), vec3(-1,-1, 1)}, // v0
    {vec3( 1,-1, 0), vec3( 1,-1, 1)}, // v1
    {vec3(-1, 1, 0), vec3(-1, 1, 1)}, // v2
    {vec3( 1, 1, 0), vec3( 1, 1, 1)}, // v3
};

我把它放在我的世界空间（0.0,0.0，-9.5）。然后我将我的点光位置设为（0.0,0.0，-8.0）。我的相机位于原点（0.0,0.0,0.0）。当我运行我的程序时，这按预期工作：

然而，当我用9个缩小的四边形替换这个四边形时，将它们全部放在Z上的-9.5（换句话说，它们在Z上都是相互平行的），我的漫射光有点奇怪

看起来角落显示的光线过多，打破了我们在常规四边形上看到的漂亮的漫反射圆圈。

这是我的着色器程序：

precision mediump int;
precision mediump float;

varying vec3 v_position;
varying vec3 v_normal;

#if defined(VERTEX)
uniform mat4 u_mvpMatrix;
uniform mat4 u_mvMatrix;
uniform mat3 u_normalMatrix;

attribute vec4 a_position;
attribute vec3 a_normal;

void main()
{
    vec4 position = u_mvMatrix * a_position;
    v_position    = position.xyz / position.w;
    v_normal      = normalize(u_normalMatrix * a_normal);

    gl_Position = u_mvpMatrix * a_position;
}
#endif // VERTEX

#if defined(FRAGMENT)
uniform vec3  u_pointLightPosition;

void main()"
{
    vec3 viewDir                = normalize(-v_position);
    vec3 normal                 = normalize(v_normal);
    vec3 lightPosition          = u_pointLightPosition - v_position;
    vec3 pointLightDir          = normalize(lightPosition);
    float distance              = length(lightPosition);
    float pointLightAttenuation = 1.0 / (1.0 + (0.25 * distance * distance));
    float diffuseTerm           = max(dot(pointLightDir, normal), 0.15);

    gl_FragColor = vec4(diffuseTerm * pointLightAttenuation);
}
#endif // FRAGMENT

我的制服按照以下方式上传（我使用GLM）：

const mat4 &view_matrix = getViewMatrix();
mat4 mv_matrix          = view * getModelMatrix();
mat4 mvp_matrix         = getProjectionMatrix() * mv_matrix;
mat3 normal_matrix      = inverseTranspose(mat3(mv_matrix));
vec3 pointLightPos      = vec3(view_matrix * vec4(getPointLightPos(), 1.0f));

glUniformMatrix4fv(   mvpMatrixUniformID, 1, GL_FALSE, (GLfloat*)&mvp_matrix);
glUniformMatrix4fv(    vpMatrixUniformID, 1, GL_FALSE, (GLfloat*)&mv_matrix);
glUniformMatrix3fv(normalMatrixUniformID, 1, GL_FALSE, (GLfloat*)&normal_matrix);
glUniform3f(pointLightPosUniformID, pointLightPos.x, pointLightPos.y, pointLightPos.z);

我做错了吗？

谢谢！

Answer 1

如果没有对代码进行过多考虑，我认为一切正常。我通过快速搅拌器设置看到了非常相似的结果：

问题是法线的插值不会产生球形凸起。

最终成为这样的补丁（我简单地细分了一个光滑的阴影立方体）......

如果想要更多球形凸起，可以在片段着色器中隐式生成法线（例如，如here (bottom image)所述），使用法线贴图，或使用更多细分几何体，例如实际球体。