基于物理的渲染显示封闭曲面上的不连续性答案

【问题标题】：Physically Based Rendering shows discontinuity on closed surface基于物理的渲染显示封闭曲面上的不连续性
【发布时间】：2022-11-25 06:55:43
【问题描述】：

我用 pyvista.Plotter() 添加了一个网格

p.add_mesh(mesh, show_edges=True, color='linen', pbr=True, metallic=0.8, roughness=0.1, diffuse=1)

但它显示不连续（网格开始和结束的地方）

为什么这个细胞连接点不同于这个环形线圈周围的类似细胞连接处？

【问题讨论】：

标签： python mesh pyvista pbr

【解决方案1】：

这可能是由于表面法线的计算方式，以及您的网格连接沿着该边缘关闭。

您经常生成此类封闭曲面的方法是根据一些广义坐标进行参数化，在这种情况下，其中之一是方位角。你的方位角扫描开始的地方（遵循物理约定：phi = 0对应于+x轴）和结束（phi = 2*pi，再次+x轴）重叠，但如果你不注意确保连接越过这个边界，你就没有一个封闭的环形线圈，而是一个打开的管子，它自己折回，在两个开口端相遇的地方有一个接缝。这会影响如何在边界面上估计表面法线。

如果您检查mesh.extract_feature_edges(boundary_edges=True, non_manifold_edges=True, feature_edges=False, manifold_edges=False).plot()，您可能会在伪影发生的地方看到一个垂直环。根据您的网格，使用较小的 tolerance 值调用 mesh = mesh.clean() 可能就足够了，因为如果您在接缝处的点正确重叠，那么这可以合并您的边界点并融合您的边界面以移除虚假边缘。（您可能还必须自己重新计算法线，但可能不需要；我不完全确定。）

恰当的例子：这是一个使用挤压多边形的具体示例（这就是您的网格看起来的样子，或者足够接近）：

import pyvista as pv

# generate toroid
square = pv.Polygon(n_sides=4).translate((0, -2, 0))
toroid = square.extrude_rotate(resolution=8, rotation_axis=(1, 0, 0), capping=False)

# let's see what we've got
plotter = pv.Plotter()
plotter.add_mesh(toroid, color='lightblue', smooth_shading=True)
plotter.view_yz()
plotter.show()

从阴影中可以明显看出有些不对劲。这是隐藏的边界边缘：

print(toroid.n_open_edges)
# 8
open_edges = toroid.extract_feature_edges(
    boundary_edges=True,
    non_manifold_edges=True,
    feature_edges=False,
    manifold_edges=False,
)

plotter = pv.Plotter()
plotter.add_mesh(toroid, color='lightblue', smooth_shading=True)
plotter.add_mesh(open_edges, color='red', line_width=5, render_lines_as_tubes=True)
plotter.view_yz()
plotter.show()

并以较小的公差进行清理（以允许浮点错误）解决了这个问题：

cleaned = toroid.clean(tolerance=1e-12)
print(cleaned.n_open_edges)
# 0

plotter = pv.Plotter()
plotter.add_mesh(cleaned, color='lightblue', smooth_shading=True)
plotter.view_yz()
plotter.show()

【讨论】：