如何在没有重复顶点的情况下在 OpenGL 中实现平面着色？

Question

我正在尝试使用平面着色在 LWJGL OpenGL 中渲染 3D 棱镜。例如，我有一个索引如下的多维数据集：

我在顶点缓冲区中只有 8 个顶点，我已经按照上面的方法对其进行了索引。有没有办法在立方体上实现平面法线着色，如下所示？如果可能的话，我不想重写我的顶点和索引缓冲区以包含重复的顶点。

Answer 1

如果您不需要任何其他属性（例如纹理坐标），则可以选择使用面法线向量创建立方体网格，仅 8 个顶点。使用flat Interpolation qualifier 作为法线向量。

顶点着色器：

flat out vec3 surfaceNormal;

片段切割器：

flat out vec3 surfaceNormal;

当使用flat 限定符时，顶点着色器的输出将不会被插值。赋予片段着色器的值是与图元的一个顶点相关联的属性之一，Provoking vertex。
对于GL_TRINANGLE primitive，这是最后一个或第一个顶点。可以由glProvokingVertex选择。

选择第一个顶点：

glProvokingVertex(GL_FIRST_VERTEX_CONVENTION);

关于立方体网格点的顺序（问题中的图像）

  front      back

  1     3    7     5
   +---+      +---+
   |   |      |   |
   +---+      +---+
  0     2    6     4

您必须设置以下顶点坐标和法向量：

//  x   y   z   nx, ny, nz
    -1, -1, -1,   0, -1,  0,  // 0, nv front
    -1, -1,  1,   0,  0,  1,  // 1, nv top
     1, -1, -1,   0,  0,  0,  // 2
     1, -1,  1,   1,  0,  0,  // 3, nv right
     1,  1, -1,   0,  1,  0,  // 4, nv back
     1,  1,  1,   0,  0,  0,  // 5
    -1,  1, -1,   0,  0, -1,  // 6, nv bottom
    -1,  1,  1,  -1,  0,  0,  // 7, nv left 

以这种方式定义索引，即顶点 7、3、0、4、6、1 是立方体的左、右、前、后、底部和顶部的两个三角形的第一个顶点：

0, 2, 3,   0, 3, 1, // front
4, 6, 7,   4, 7, 5, // back
3, 2, 4,   3, 4, 5, // right
7, 6, 0,   7, 0, 1, // left
6, 4, 2,   6, 2, 0, // bottom 
1, 3, 5,   1, 5, 7  // top

绘制 12 个三角形图元。例如：

glDrawElements(GL_TRIANGLES, 36, GL_UNSIGNED_INT, 0);