如何在 Scenekit 中确定几何表面的方向

Question

我正在尝试编写一个着色器来为 SceneKit 中的自定义几何图形着色。我想设置颜色，以便朝上的水平表面是白色，朝下的水平表面是黑色，而中间的所有其他表面都是基于其方向的灰色阴影。我使用材质的表面入口点来调用以下着色器

vec4 normal = vec4(_surface.normal, 1.0);

// Assume value is [-1, 1], scale to [0, 1]
float color = normal.z * 0.5 + 0.5;

_surface.diffuse = vec4(color, color, color, 1.0);

似乎normal.z是相对于相机（或视图）。我假设我需要转换该值，以便它位于另一个空间中。我尝试了多种变换（和变换的组合），例如u_inverseViewTransform，但结果似乎都在视图空间中。有谁知道如何根据其表面的方向为几何体着色？

Answer 1

由于_surface.normal是视图空间中的向量，您必须将向量转换为世界空间。

点从世界空间到视图空间的变换是由 完成的u_viewTransform，因此逆操作（从视图空间到世界空间）可以由 完成u_inverseViewTransform。

_surface.normal是一个方向向量，但不是一个点。向量必须由法线矩阵转换，法线矩阵是 4*4 矩阵的左上角 3*3 矩阵的转置逆矩阵：

transpose(inverse(mat3(u_viewTransform)))

请参阅为什么模型视图矩阵的转置逆矩阵用于变换法向量？,为什么用模型视图矩阵的逆的转置来转换法线？

但是由于u_viewTransform和u_inverseViewTransform是正交矩阵，所以可以跳过转置逆矩阵，因为逆矩阵和转置矩阵是相等的。请参阅在哪些情况下逆矩阵等于转置？.

这遵循您必须通过以下方式进行转换mat3(u_inverseViewTransform)：

vec3 normal = mat3(u_inverseViewTransform) * _surface.normal;

float color = normal.z * 0.5 + 0.5;

_surface.diffuse = vec4(color, color, color, 1.0);