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法線ベクトルについて

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STLデータを表示するプログラムです。

いま法線ベクトルを設置したいと考えていますが方法がわからず詰まっています。

よろしくお願いします

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  • 退会済みユーザー

    2017/11/13 19:05

    複数のユーザーから「やってほしいことだけを記載した丸投げの質問」という意見がありました
    「質問を編集する」ボタンから編集を行い、調査したこと・試したことを記入していただくと、回答が得られやすくなります。

  • Bongo

    2017/11/13 19:36

    以前のご質問の続きでしょうか?回答として十分でない気がしますのでこちらの欄にコメントしますが、元のデータがSTLの場合、先のご質問でmasaya_ohashiさんがおっしゃった「すべてのポリゴンごとに頂点がバラバラに定義されているデータ」になってしまうことは避けられないように思います。自前で全頂点の座標を比較して同じ座標のものを同じ頂点としてまとめていくしかないかもしれません。そちらの方針で進めてみてはどうでしょうか?

    キャンセル

  • masaya_ohashi

    2017/11/14 16:56

    質問内容を削除するような編集はteratailでは原則不可とされています。編集履歴から内容を復元してください。https://teratail.com/help#delete-question また、そもそも回答してくれた人に失礼な行為です。

    キャンセル

回答 2

checkベストアンサー

+4

STLファイルというのを知らなかったので調べてみましたが、面法線しか持たないデータ形式のようです。であれば、データから自ら頂点インデックス方式に変換する、またはなんらかのツールでSTLファイルを頂点インデックス対応の別の形式に変換するという二通りがあるかと思います。

 自力で変換

  1. STLreader::countTrianglesでポリゴン数をカウント、必要な数のTriangleを用意する
  2. stlreader.readXXXで実際のポリゴンデータを取得する
  3. 頂点インデックス方式用の頂点の配列を1つ、それとインデックス用のintの配列、何個コピーしたかをカウントする変数を用意する
  4. 元データのTriangleの中の各頂点を、頂点インデックス方式用の頂点配列にコピー、インデックス用配列にインデックスを追加、コピーカウントを+1する。ただし、すでにコピーされている頂点の中にxyzが一致するものがある場合、頂点をコピーせず、カウントも増やさず、インデックスだけを追加する。
  5. 出来上がった頂点インデックス方式の頂点と、インデックスから頂点法線用のベクトルデータを計算する

 データをツールで変換

これは自分で探すしかありません。無料のもので済むならそれでいいですし、有料のものが必要なら自分で買うひつようがあります。STL形式は面法線しか対応していませんが、OBJ形式やX形式等にツールを通して変換すれば、もしかしたら頂点インデックス形式に変換してくれるかもしれません。

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  • 2017/11/14 15:49

    自分はC++でOpenGLを書いたことはありません。ですので、クラスライブラリーを調べてメンバー関数などの仕様を調べてからでないと実際のコードは書けません。自分が取り組む場合はそうやって調べて書きますので質問者さんも同様にすることをお勧めします。不明な点があるならどこまでわかってどこがわからないのかを明確にして別途質問を挙げた方がよいでしょう。本来は回答コメントに「次々に質問する」ことはマナー的によくないと思います。聞きたいことは最初から全て質問に書くようにしてください。

    キャンセル

  • 2017/11/14 15:52

    光源が設定できたのなら、現状の3Dモデルがどんなふうに表示されているかよく見てください。三角形ごとに色が均一で、三角の境目がはっきり見える状態かと思います。これが面ごとの法線でシェーディングするということです。頂点単位の法線を計算した場合、境目が滑らかになり、角張った感じが和らげられます。

    で、この状態で満足であればこれで終了です。なめらかな陰影にしたいのであれば、私のこの回答に書いてある通り、STLデータから頂点単位の法線を自力で計算するか、データをSTLからなんらかのデータに変換、読み込み処理を新しく作成する、のいずれかになります。

    キャンセル

  • 2017/11/14 15:54

    蛇足ですが、drawのたびにSTLファイルからポリゴン数と頂点を取り出すのは凄まじく無駄な処理です。glutMainLoopの呼び出しより前に済ましてしまって、いちいちループのたびにnew/deleteせずにずっとグローバル変数で持っておくべきです。

    キャンセル

+4

masaya_ohashiさんの回答を拝見し、質問者さんがしたいことの想像がついたので少しコメントしてみます。

面法線ベクトルしか情報がないSTLからOpenGLで表示する際に「面法線を指定する」方法と「頂点法線をして基数」方法があると思います。

面法線を指定する方法

これはSTLにある法線をそのまま指定すればよいと思います。こうすると当然ながらエッジ(メッシュの辺)は滑らかにはならず文字通りポリゴンが平面の集まりとして表示されます。

頂点法線を指定する方法

三角メッシュ上の任意の点の法線は3つの頂点に対するその点の位置に従い、3つの頂点からのなんらかの加重平均的な手法で計算すると思います。こうするとスムーズな形状のシェーディングができるわけですが、隣り合ったメッシュのエッジがスムーズに見えるためには特定の頂点の頂点法線を、その頂点を含む全てのメッシュの面法線から計算する(※1)ことになると思います(masaya_ohashiさんの回答にある自力計算の方)。

ただ(※1)の具体的な方法は一種類ではなくいくつかの考え方があると思います。

(1) 単純に頂点を共有するメッシュの面法線を平均する
OpenGLが正規化をしてくれたような気もしますので単純に足せばいいのかも知れません。

(2) 加重平均をとる
これも一種類ではないですが、例えばメッシュの面積に応じた加重平均を取るなどとすると割合自然な形状に見える気がします。

「メッシュ 頂点法線 計算」で検索したところ下記のPDFに割合丁寧に加重平均の具体的手法の解説がありました。この解説では「メッシュの面積に応じた加重平均」が例として述べられています。

http://kanamori.cs.tsukuba.ac.jp/jikken/inner/triangle_mesh.pdf

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  • 2017/11/14 11:27

    あああ・・・前の質問をみました。すでに詳しく回答されているのですね・・・
    自分のコメントは蛇足だったと思います。orz

    キャンセル

  • 2017/11/14 14:36

    質問文に前の質問について書いてなかったので仕方のないことです(´・ω・`)

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