在gouraud阴影中，T-结是什么?如何用OpenGL演示它？

Question

我注意到了这里在Gouraud阴影部分，它说：“与相邻多边形的T-连接有时会导致视觉异常。一般来说，T-连接应该避免”。

T-结似乎是图中共享边下面的三个曲面，A点可能有不同的法向量，因为它属于不同的曲面。

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但是，当T-连接发生时，有什么影响?如何使用OpenGL来实现它？我试着为每个矩形的每个顶点设置不同的法线，并在场景中放了一盏灯，但是，我在接合点A中没有看到任何奇怪的东西。

这是我的代码：

glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glBegin(GL_QUADS);
glNormal3f(0, 0,1);
glVertex3f(-5.0f, 5.0f, 0.0f);
glNormal3f(0, 1,1);
glVertex3f(5.0f, 5.0f, 0.0f);
glNormal3f(1, 1,1);
glVertex3f(5.0f, 0.0f, 0.0f);
glNormal3f(0, -1,1);
glVertex3f(-5.0f, 0.0f, 0.0f);
glEnd();

glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glBegin(GL_QUADS);
glNormal3f(1, 0,1);
glVertex3f(-5.0f, 0.0f, 0.0f);
glNormal3f(1, 2,1);
glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);
glNormal3f(0, 0,1);
glVertex3f(0.0f, -5.0f, 0.0f);
glNormal3f(0, 1, 2);
glVertex3f(-5.0f, -5.0f, 0.0f);
glEnd();

glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
glBegin(GL_QUADS);
glNormal3f(1, 1, 3);
glVertex3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);
glNormal3f(0, -2, 5);
glVertex3f(5.0f, 0.0f, 0.0f);
glNormal3f(-1, 1, 1);
glVertex3f(5.0f, -5.0f, 0.0f);
glNormal3f(1, -2, 0);
glVertex3f(0.0f, -5.0f, 0.0f);
glEnd();

点光在(0，0，10)以及照相机中。我认为下面的结果没有视觉异常。也许法线应该有点特别？

我做错什么了吗？有人能给我一些提示吗？

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Answer 1

T-连接对于Gouraud遮阳和一般的几何都是不好的.

首先要记住，戈罗阴影是一种用于固定流水线时代的光插值方法，光是通过顶点进行插值，使得顶点的网格化(数目和连通性)直接影响到阴影。有t-接合点会使最终插值的颜色出现突然的不连续性(请记住，Gouraud阴影还有其他问题，比如采样不足)。

Gouraud阴影直接使用与Phong阴影不同的顶点法线，并且注意不要将Phong阴影与Phong照明混为一谈，它们是不同的

注意，你呈现的情况是一个t-交界处，但你不会注意到任何阴影问题，因为网格是不够的，而且(似乎)你没有使用任何光。试着在带t结的球体上进行测试。

关于几何，t-结被认为是一个退化的情况。因为在该边/多边形，几何网格失去一致性，您不再有两个边连接在他们的两端，你失去多边形循环属性(读:有向边)。这通常是一个棘手的问题，一个解决办法可以是三角剖分的多边形，使t-juction边现在正确连接。

遮阳

Answer 2

你越是处理这种情况，它的核心问题就会变得越清楚。有了一个坚实的例子，并且花了一些时间看它，你很可能会说“啊哈！”然后它就会点击。

从理论上讲，这个问题通常被描述为这样一种情况，即t形的相邻区域中的像素是基于独立的、有时是不同的输入来阴影的(t形的法线相对于相邻的法线)。你可以夸大这个问题作为一个例子，将t-vert的正常值设置为与相邻的verts的法线(例如)非常不同的东西。与他们的平均水平大不相同)。

然而，在practice中，除了角的情况外，您通常处理的是顶点间法线的平滑渐变，所以问题更加微妙。因此，我以不同的方式看待这个问题:作为一个样本数据传播问题。这种情况导致在样本之间进行插值，而不以同质的方式将样本数据传播到表面。在您的示例中，t-vert示例输入不是向上传播的，而是左/右/向下传播的。这就是为什么t-顶点是有问题的，它们代表了网格网络中的不连续性，导致了这样的问题。

你可以想象它在你的脑海中，在表面上的每一个正常点的光值，然后考虑得到的颜色将是在特定的光照位置的脸。用你的例子，但是用一个更平滑的法线层次，你会看到一个长的线性插值的颜色。但是对于下面两张脸，你会看到由t-顶点法线驱动的两个线性的颜色插值。根据光的角度，t-顶点法线可以接收到与相邻法线不同的光量。这将把它上面和下面的颜色插值分开，你会看到一个阴影缝。

为了举例说明，我只使用一种颜色，调整法线，使它们形成更均匀的相对角度分布(类似于下面的集合)，然后使用不同的光照位置(特别是靠近t-顶点的位置)查看。

top left normal: [-1, 1, 1]
top right normal: [1, 1, 1]
middle left normal: [-1, 0, 1]
t-vert normal: [0, 0, 1]
middle right normal: [1, 0, 1]
bottom left normal: [-1, -1, 1]
bottom middle normal: [0, -1, 1]
bottom right normal: [1, -1, 1]

因为这是一个由采样数据的不均匀传播所驱动的问题--而且传播就是插值所做的--顺便说一句，其他插值技术(比如Phong阴影)也会出现类似的异常。