6.4  点法向量和面法向量（1）

本章前面几节的案例都是基于球面开发的，球面属于连续、平滑的曲面，因此面上的每个顶点都有确定的法向量。但现实世界中的物体表面并不都是连续、平滑的，此时对于面上的某些点的法向量计算就并不那么直观了，图6-18说明了这个问题。

从图6-18中可以看出，顶点A位于长方体左、上、前3个面的交界处，此处是不光滑的。这种情况下顶点A的法向量有两种处理策略，具体如下所列。

图6-18  两种法向量示意图

在顶点A的位置放置3个不同的顶点，每个顶点看作是仅属于一个面。各个顶点的法向量即为其属于的面的法向量，这种策略就是面法向量的策略，比较适合棱角分明的物体。

顶点A的位置仅认为存在一个顶点，其法向量取其所属的所有面法向量的平均值。这种策略就是点法向量策略，比较适合用多个平面搭建平滑曲面的情况。

提示 前面球体的案例采用的就是此策略，只不过由于球面上顶点的法向量可以直接计算，因此相当于直接得到了点平均法向量，而略去了计算平均值的过程。但很多情况下是需要进行平均法向量的计算的，尤其是在加载预制3D模型的时候，这一点在后面的章节会有专门的介绍。

了解了点法向量和面法向量的基本知识后，下面将通过两个基本相同的绘制立方体的案例(Sample6_7和Sample6_8)对这两种策略进行比较。这两个案例的运行效果如图6-19和图6-20所示，其中图6-19来自采用面法向量策略的案例Sample6_7，图6-20来自采用点法向量策略的案例Sample6_8。

图6-19  案例Sample6_7的运行效果图

图6-20  案例Sample6_8的运行效果图

说明 从图6-19与图6-20的比较中可以看出，对于棱角分明的物体适合采用面法向量策略。若采用点法向量策略渲染真实感就会差很多了，实际开发中读者应该根据所绘制物体表面的特点来选用合适的策略。

了解了两个案例的运行效果后，就可以进行案例的开发了。由于这两个案例中大部分的代码与前面6.2.5小节中案例Sample6_5里的完全相同，主要的区别就在立方体顶点与法向量初始化的部分，所以下面仅给出Sample6_7与Sample6_8中初始化立方体顶点与法向量的部分代码，具体内容如下所列。

（1）首先介绍采用面法向量策略的案例Sample6_7中初始化立方体顶点及法向量数据的initVertexData方法，其代码如下。

代码位置：见随书光盘中源代码/第6章/Sample6_7/com/bn/Sample6_7目录下的Cube.java。

1   public void initVertexData() {          //初始化顶点数据的方法  
2         vCount=6*6;                   //顶点数(6个面，每个面两个三角形，6个顶点)  
3         float vertices[]=new float[]{  
4           Constant.UNIT_SIZE,Constant.UNIT_SIZE,Constant.UNIT_SIZE,   //立方体前面  
5           -Constant.UNIT_SIZE,Constant.UNIT_SIZE,Constant.UNIT_SIZE,  //两个三角形  
6           -Constant.UNIT_SIZE,-Constant.UNIT_SIZE,Constant.UNIT_SIZE, //中6个顶点  
7           Constant.UNIT_SIZE,Constant.UNIT_SIZE,Constant.UNIT_SIZE,   //的X、Y、Z坐标  
8           -Constant.UNIT_SIZE,-Constant.UNIT_SIZE,Constant.UNIT_SIZE,  
9           Constant.UNIT_SIZE,-Constant.UNIT_SIZE,Constant.UNIT_SIZE,  
10          ……//此处省略了其他5个面顶点坐标产生的代码，  
11          ……//需要的读者请自行查看随书光盘中的源代码  
12        };  
13      ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length * 4);                                                                    //创建顶点坐标数据缓冲  
14      vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());         //设置字节顺序  
15      mVertexBuffer = vbb.asFloatBuffer();            //转换为float型缓冲  
16      mVertexBuffer.put(vertices);                    //向缓冲区中放入顶点坐标数据  
17      mVertexBuffer.position(0);                      //设置缓冲区起始位置  
18      float normals[]=new float[]{  
19          0,0,1,  0,0,1,  0,0,1,  0,0,1,  0,0,1,  0,0,1,  //前面上6个顶点的法向量  
20          0,0,-1,  0,0,-1,  0,0,-1,  0,0,-1,  0,0,-1,  0,0,-1, //后面上6个顶点的法向量  
21          -1,0,0,  -1,0,0,  -1,0,0,  -1,0,0,  -1,0,0,  -1,0,0, //左面上6个顶点的法向量  
22          1,0,0,  1,0,0,  1,0,0,  1,0,0,  1,0,0,  1,0,0,  //右面上6个顶点的法向量  
23          0,1,0,  0,1,0,  0,1,0,  0,1,0,  0,1,0,  0,1,0,  //上面上6个顶点的法向量  
24          0,-1,0,  0,-1,0,  0,-1,0,  0,-1,0,  0,-1,0,  0,-1,0, //下面上6个顶点的法向量  
25      };  
26       ByteBuffer nbb = ByteBuffer.allocateDirect(normals.length*4);                                                                      //创建绘制顶点法向量缓冲  
27       nbb.order(ByteOrder.nativeOrder());                //设置字节顺序  
28       mNormalBuffer = nbb.asFloatBuffer();           //转换为float型缓冲  
29       mNormalBuffer.put(normals);                    //向缓冲区中放入顶点法向量数据  
30       mNormalBuffer.position(0);                     //设置缓冲区起始位置  
31  }