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针对渲染圆柱体出现“麻花“状问题解决

java 2025/7/18 5:14:24

圆柱体渲染结果，在侧面有麻花状条纹，边缘不够硬朗，上下的圆看起来不够平，很明显，是法向量导致的。

原始模型渲染结果

计算点的法向量采用简单的平均法：

计算该点相邻面的法向量
将所有相邻面的法向量取平均
最后归一化为单位向量

C++代码：


void compute_vertex_normals_manual(const Mesh& mesh, std::vector<Vector_3>& vertex_normals) {vertex_normals.resize(mesh.num_vertices(), Vector_3(0, 0, 0));// 记录每个顶点的相邻面数（用于平均）std::vector<unsigned int> vertex_face_count(mesh.num_vertices(), 0);for (auto face : mesh.faces()) {auto h = mesh.halfedge(face);auto v0 = mesh.target(h);auto v1 = mesh.target(mesh.next(h));auto v2 = mesh.target(mesh.prev(h));Point_3 p0 = mesh.point(v0);Point_3 p1 = mesh.point(v1);Point_3 p2 = mesh.point(v2);Vector_3 e0 = p1 - p0;Vector_3 e1 = p2 - p0;// 计算面法向量（先归一化，再累加）Vector_3 face_normal = CGAL::cross_product(e0, e1);double len = CGAL::sqrt(face_normal.squared_length());if (len > 0) face_normal = face_normal / len;// 累加归一化后的面法向量vertex_normals[v0] += face_normal;vertex_normals[v1] += face_normal;vertex_normals[v2] += face_normal;// 更新相邻面计数vertex_face_count[v0]++;vertex_face_count[v1]++;vertex_face_count[v2]++;}// 计算平均法向量并归一化for (size_t i = 0; i < vertex_normals.size(); ++i) {if (vertex_face_count[i] > 0) {vertex_normals[i] = vertex_normals[i] / vertex_face_count[i];double len = CGAL::sqrt(vertex_normals[i].squared_length());if (len > 0) vertex_normals[i] = vertex_normals[i] / len;}}
}

原因分析：模型不够精细，点太少，三角形顶点1、 2 、3的法向量不一样，显卡在渲染的时候会进行插值，插值的点会根据点1、2、3的法向量自动计算，渲染时有过度的效果，因此看起来会有倾斜的条纹。