在TriangleMesh JavaFX中使用getNormals（）方法有什么用

Question

我目前正在使用JavaFX 3D应用程序，并在TriangleMesh类中遇到了getNormals（）方法。

在TriangleMesh类中用于创建用户定义的Java FX 3D obejct，并且用于添加点的getPoints（）用于添加Faces的getFaces（）getTexCoords（ ）用于管理3D对象的纹理，但我不确定在TriangleMesh类中使用getNormals（）方法有什么用。

在TriangleMesh类中，我们可以将顶点格式设置为VertexFormat.POINT_TEXCOORD和VertexFormat.POINT_NORMAL_TEXCOORD。
但是如果我们将vertexFormat设置为＆＃34; VertexFormat.POINT_NORMAL_TEXCOORD＆＃34;，那么我们需要添加法线索引进入面孔如下：
[ p0，n0，t0，p1，n1，t1，p3，n3，t3，//纹理矩形的第一个三角形

p1，n1，t1，p2，n2，t2，p3，n3，t3 //纹理矩形的第二个三角形 ]

如https://docs.oracle.com/javase/8/javafx/api/javafx/scene/shape/TriangleMesh.html

中所述

如果我使用vertexFormat作为POINT_TEXCOORD或POINT_NORMAL_TEXCOORD，我没有发现3D形状的任何差异。

那么TriangleMesh JavaFX中getNormals（）方法的用途是什么？

先谢谢..

Answer 1

Use of normals in computer graphics：

  

法线通常用于计算机图形学中，以确定表面朝向光源的平面着色方向，或每个角（顶点）的方向，以模仿具有Phong着色的曲面。

法线会影响应用于脸部的阴影。

JavaFX 8的标准着色机制是Phong Shading和Phong Reflection Model。默认情况下，Phong Shading假定平滑变化（线性插值）表面法向量。这允许您使用提供有限顶点几何体的着色渲染球体。默认情况下，normal vector s将被计算为垂直于面。

JavaFX允许您提供自己的法线而不是依赖于默认计算法线。然后，JavaFX中的Phong着色算法实现将在您提供的法线之间进行插值，而不是在它计算的法线之间进行插值。改变曲面法线的方向将改变阴影模型，方法是改变模型表示光从其反射的方式，基本上光线将以不同的方向反射，修正法线。

维基百科的这个例子在右边显示了一个phong阴影球。两个球体实际上具有相同的几何形状。有助于phong着色方程的法线的分布是默认的，基于每个面的标准法线计算进行平滑插值（因此没有提供用户法线）。用于计算着色的等式在PhongMaterial javadoc中描述，您可以看到对着色算法的正常贡献，就漫反射颜色和镜面反射高光的计算而言。

标准3D模型，例如obj files，可以选择允许提供法线：

  

vn i j k

     

多边形和自由形式的几何陈述。

     

指定包含组分i，j和k的法线向量。

     

顶点法线会影响几何体的平滑着色和渲染。      对于多边形，使用顶点法线代替实际构面      法线。对于曲面，顶点法线在...上进行插值      整个表面并替换实际的分析表面法线。

     

当存在顶点法线时，它们会取代平滑组。

     

i j k是顶点法线的i，j和k坐标。他们      是浮点数

那么，你为什么要这样做？

最简单的解释方法可能是查看smoothing groups的内容（请点击链接，我不会因版权而嵌入此处）。如链接图像可以看到的，当平滑组应用于面部集合时，可以在分组面部之间获得清晰的轮廓（例如折痕或角落）。指定法线允许您完成与平滑组类似的操作，只需更多控制，因为您可以为每个顶点指定单个法线而不是整个相关面组。注意JavaFX允许您通过getFaceSmoothingGroups()指定平滑组，以用于您不希望通过getNormals()定义完整法线几何体的情况。

另一个类似的想法是normal map（或bump map）。这样的地图将正常信息存储在图像中而不是矢量信息中，例如getNormals()方法，因此它略有不同。但是你可以看到与反射模型算法类似的交互：

Background Reading - How to understand Phong Materials (and other things)