地形网格法线的计算

Question

我试图优化我的地形，减少三角形计数，同时保持尽可能多的细节。减少工作很好，我削减了五分之一顶点的数量没有太多的视觉损失。在这个新的非对称网格上法线的计算有一个问题。

每个顶点都有法线，下面是计算法线的片段：

private void calcNormal(Vector<Triangle_dt> triangles, Point_dt point) {

    Vec3 normal = new Vec3(0, 0, 0);
    for (Triangle_dt triangle : triangles) {
        Vec3 a = getPos(triangle.p1());
        Vec3 b = getPos(triangle.p2());
        Vec3 c = getPos(triangle.p3());

        Vec3 AB = b.subtract(a);
        Vec3 AC = c.subtract(a);

        normal = normal.add(AB.cross(AC));
    }

    setNormal(point, normal.getUnitVector());
}

其中三角形是与顶点（点）相连的三角形。我把所有的三角形法线加在一起（不进行归一化以使最终的向量以三角形面积加权），然后最后对最终结果进行归一化。

我相信计算是正确的，但结果中有一些讨厌的伪影（它被定向光点亮）：

如你所见，顶点稀疏的地方有不需要的线。这是由于一小群离下一组点很近，但离下一组点很远而引起的（见下图）。有什么办法防止这种情况发生吗？下面是点渲染的相同视图：

Answer 1

多亏了ybungalobill,我做了以下工作来使它工作：

1. 使用以下代码从原始heighmap（对称网格）创建法线地图:

从高度图计算法线

// Calculating normals from height map
public void calcNormals() {
    Vec3 up = new Vec3(0, 1, 0);
    float sizeFactor = 1.0f / (8.0f * cellSize);
    normals = new Vec3[rows * cols];

    for (int row = 0; row < rows; row++) {
        for (int col = 0; col < cols; col++) {
            Vec3 normal = up;

            if (col > 0 && row > 0 && col < cols - 1 && row < rows - 1) {
                float nw = getValue(row - 1, col - 1);
                float n = getValue(row - 1, col);
                float ne = getValue(row - 1, col + 1);
                float e = getValue(row, col + 1);
                float se = getValue(row + 1, col + 1);
                float s = getValue(row + 1, col);
                float sw = getValue(row + 1, col - 1);
                float w = getValue(row, col - 1);

                float dydx = ((ne + 2 * e + se) - (nw + 2 * w + sw)) * sizeFactor;
                float dydz = ((sw + 2 * s + se) - (nw + 2 * n + ne)) * sizeFactor;

                normal = new Vec3(-dydx, 1.0f, -dydz).getUnitVector();
            }

            normals[row * cols + col] = normal;
        }
    }
}

public static BufferedImage getNormalMap(Terrain terrain) {
    Vec3[] normals = terrain.getNormals();
    float[] pixels = new float[normals.length * 3];

    for (int i = 0; i < normals.length; i++) {
        Vec3 normal = normals[i];
        float x = (1.0f + normal.x) * 0.5f;
        float y = (1.0f + normal.y) * 0.5f;
        float z = (1.0f + normal.z) * 0.5f;
        pixels[i * 3] = x * MAX;
        pixels[i * 3 + 1] = y * MAX;
        pixels[i * 3 + 2] = z * MAX;
    }

    BufferedImage img = new BufferedImage(cols, rows, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
    WritableRaster imgRaster = img.getRaster();
    imgRaster.setPixels(0, 0, cols, rows, pixels);
    return img;
}

void main() {
    vec3 newNormal = texture(normalMap, vec2(worldPos0.x / maxX, worldPos0.z / maxZ)).xyz;
    newNormal = (2.0 * newNormal) - 1.0;
    outputColor = calcColor(normalize(newNormal));
}

结果如下：

与点呈现相同的视图：

换句话说：很少的顶点，但视觉上很高的细节地形