具有法线渲染的 OpenGL ES 多边形（注意“ES！”）答案

【问题标题】：OpenGL ES Polygon with Normals rendering (Note the 'ES!')具有法线渲染的 OpenGL ES 多边形（注意“ES！”）
【发布时间】：2011-01-03 04:01:06
【问题描述】：

好吧...假设我有一个相对简单的实体，它有六个不同的法线，但实际上有接近 48 个面（每个方向 8 个面），并且面之间有很多共享顶点。在 OpenGL 中渲染它的最有效方法是什么？

我知道我可以将顶点放在一个数组中，然后使用索引数组来渲染它们，但我必须不断打破我的渲染步骤来更改法线（即设置法线 1...渲染 8 个面.. . 设置法线 2... 渲染 8 个面等）因此我必须维护一个索引数组数组... 每个法线一个！不好！

我可以做到的另一种方法是使用单独的法线和顶点数组（甚至将它们交错），但这意味着法线与顶点的比例需要一对一，这意味着法线将被复制比他们需要的多8倍！在具有球形甚至曲面的物体上，每个法线很可能都是不同的，但对于这个，这似乎真的是在浪费内存。

在一个完美的世界中，我希望我的顶点和法线数组具有不同的长度，然后当我去绘制我的三角形或四边形时，为该顶点指定每个数组的索引。

现在 OBJ 文件格式允许您精确地指定...一个顶点数组和一个不同长度的法线数组，然后当您指定要渲染的面时，您指定一个顶点和一个法线索引（以及如果您也使用纹理，则 UV 坐标）这似乎是完美的解决方案！ 48 个顶点但只有 8 个法线，然后是定义形状面的索引对。但我不确定如何在 OpenGL ES 中渲染它（再次注意“ES”。）目前我必须“非规范化”（对不起那里的 SQL 双关语）法线回到 1 对 1顶点数组，然后渲染。只是浪费我的记忆。

有人帮忙吗？我希望我在这里遗漏了一些非常简单的东西。

标记

【问题讨论】：

标签： opengl-es vertex-buffer vertex

【解决方案1】：

你没有错过任何东西。这就是规范的工作方式，因为这是大多数硬件的工作方式（也就是你的完美不是硬件完美）。

我不会讨论实现支持一系列索引的硬件的复杂性，但我会指出您可能会失去的一个优化： GL 可能将单个索引用作顶点变换后缓存的索引，从而不必在下一次迭代中重新变换顶点。您使用一组索引使优化变得更加复杂。

关于内存节省：在您的情况下，您所说的大致是一个立方体，每个面使用 4 个四边形和 8 个三角形。所以我们谈论的是 9*6=54 个独特的顶点。如果您只有位置和法线，那就是 54 * 4 * 3 * 2 = 1296 B 的顶点数据 + 2 * 48 * 3 = 288 B 的索引数据（假设属性基类型为 4 字节，索引为 GLushort）。总计1584B。这也是假设位置和法线的非最佳数据格式。替代方案大约是 26*4*3(pos)+8*4*3(norm)+2*48*3*2=312+96+576=984B。所以你在这个人为的案例上节省了大约 0.5kB。将其传递给属性更节省内存的类型，您将得到：648+288=936 vs 156+48+576=780... 差异开始可以忽略不计。

我为什么要提出这个问题？因为如果你想优化内存消耗，你应该查看你的属性数据类型。

最后，正如您自己注意到的那样，在实际的 3d 世界中（即不是在盒子世界中），这种机制的节省会很低：很少有属性可以共享。

【讨论】：

好的，模型再简化。你有一条像一卷胶带一样延伸的四边形。在边缘添加第二条带，就像第二条胶带一样，所有顶点都在“折叠”下共享但是由于法线，您无法共享顶点，因此您现在在顶点数据的内存中增加了 33%。（即你有 ab 然后 cd 即使 b 和 c 是完全相同的顶点，只是不同的法线。从技术上讲，即使在单个条带的四边形下，如果你不希望这些面是相同的问题平滑但相当平坦。（平滑的顶点当然会共享法线。）
此外，您不会丢失任何顶点变换，因为顶点仍然在 3d 空间中的相同位置。我在用法线做什么，或者我如何选择用哪些命令不影响它们来绘制它们。这不正是 DrawElements 命令所做的吗？ ..通过索引？毕竟，如果我在按索引引用的十个操作中使用一个索引，那不就是对该顶点的一个计算/优化，而不是十个，与您上面的陈述完全相反吗？
您所描述的内容听起来像是地形。在大多数情况下，您希望在地形胶带卷上共享法线。想要“平坦”是我在信息中所说的例外。至于后顶点变换：如果您的顶点位置输出取决于法线怎么办？它不一定仅基于顶点输入位置计算。而且我只是在描述我知道当前正在使用的优化（顺便说一下，它的大小通常很小。您并不总是会遇到它，尤其是如果您的地形带很长）。
如果我说的是地形，那将是一个例外。但是折纸呢？再说一遍，基于简单几何形状的形状，比如有角和边缘的立方体？根据其定义，地形应该是平滑的。我说的是带角的形状。
顺便说一句，即使在上面您自己的话中，面的边缘也会与相邻面共享它们的中间顶点，即 12那里少了，那么 8 个角中的每一个都将与它们的每个相邻面共享 3 次，这意味着那里节省了 16 个，所以你实际上消除了 54 个中的 28 个，这意味着实际上有 26 个独特的顶点或不到一半的内存为他们。并且需要定义 54 条法线，三角形的每个顶点一个意味着 54 条法线，而同样，您只需要所需内存的 6 或 9 分之一。