UE C++创建FDynamicMesh3立方体半数面法线异常求助

问题描述 #

在Unreal Engine中用C++手动创建FDynamicMesh3立方体时遇到以下问题：

• 手动定义顶点、面和法线后，半数面的法线异常，只能从立方体内部看到
• 调用mesh.CheckValidity()返回false，说明网格存在错误
• 参照Blender导出OBJ的逻辑，执行ReverseOrientation和InitializeOverlayToPerTriangleNormals操作后，立方体显示正常，法线无异常

关键代码 #

UE::Geometry::FDynamicMesh3 AMyActor::RegenerateMeshByHand() {

  UE::Geometry::FDynamicMesh3 mesh;
  mesh.EnableAttributes();

  UE::Geometry::FDynamicMeshNormalOverlay *normalsOverlay =
      mesh.Attributes()->PrimaryNormals();

  const std::array vertices{FVector3d(-1, -1, -1), FVector3d(1, -1, -1),
                            FVector3d(-1, -1, 1),  FVector3d(1, -1, 1),
                            FVector3d(-1, 1, -1),  FVector3d(1, 1, -1),
                            FVector3d(-1, 1, 1),   FVector3d(1, 1, 1)};

  const std::array normals{FVector3f(0, -1, 0), FVector3f(0, 1, 0),
                           FVector3f(-1, 0, 0), FVector3f(1, 0, 0),
                           FVector3f(0, 0, -1), FVector3f(0, 0, 1)};

  int32 id;
  UE::Geometry::EMeshResult result;

  for (auto vertex : vertices) {
    mesh.AppendVertex(vertex * 100);
  }

  for (auto normal : normals) {
    normalsOverlay->AppendElement(normal);
    normalsOverlay->AppendElement(normal);
    normalsOverlay->AppendElement(normal);
  }

  // Face 0, 1. Normal 0
  id = mesh.AppendTriangle(0, 1, 2);
  result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {0, 1, 2});

  id = mesh.AppendTriangle(3, 1, 2);
  result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {0, 1, 2});

  // Face 2, 3. Normal 1
  id = mesh.AppendTriangle(4, 5, 6);
  result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {1 * 3, 1 * 3 + 1, 1 * 3 + 2});

  id = mesh.AppendTriangle(7, 5, 6);
  result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {1 * 3, 1 * 3 + 1, 1 * 3 + 2});

  // Face 4, 5. Normal 2
  id = mesh.AppendTriangle(4, 6, 0);
  result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {2 * 3, 2 * 3 + 1, 2 * 3 + 2});

  id = mesh.AppendTriangle(2, 6, 0);
  result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {2 * 3, 2 * 3 + 1, 2 * 3 + 2});

  // Face 6, 7. Normal 3
  id = mesh.AppendTriangle(1, 5, 3);
  result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {3 * 3, 3 * 3 + 1, 3 * 3 + 2});

  id = mesh.AppendTriangle(7, 5, 3);
  result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {3 * 3, 3 * 3 + 1, 3 * 3 + 2});

  // Face 8, 9. Normal 4
  id = mesh.AppendTriangle(0, 1, 4);
  result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {4 * 3, 4 * 3 + 1, 4 * 3 + 2});

  id = mesh.AppendTriangle(5, 1, 4);
  result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {4 * 3, 4 * 3 + 1, 4 * 3 + 2});

  // Face 10, 11. Normal 5
  id = mesh.AppendTriangle(2, 3, 6);
  result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {5 * 3, 5 * 3 + 1, 5 * 3 + 2});

  id = mesh.AppendTriangle(7, 3, 6);
  result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {5 * 3, 5 * 3 + 1, 5 * 3 + 2});

  // Why is this false?
  const auto validityResult =
      mesh.CheckValidity({}, UE::Geometry::EValidityCheckFailMode::ReturnOnly);

  return mesh;
}

问题根源分析 #

1. 三角面顶点缠绕顺序错误
   FDynamicMesh3默认用逆时针缠绕顺序定义面的正面（外部可见面），你的部分三角面顶点顺序是顺时针，导致面朝向反转，只能从内部看到。比如底部第二个面AppendTriangle(3, 1, 2)，从外部看是顺时针，和第一个面的逆时针顺序冲突，这是半数面异常的核心原因。

2. 法线Overlay绑定逻辑冗余且错误
   你为每个法线重复添加3个元素，但绑定三角面时，法线索引和顶点顺序不匹配。当三角面朝向反转时，法线方向没有同步调整，进一步导致显示异常。同时这种重复添加的方式完全没必要，平面的三个顶点法线方向一致，只需绑定同一个法线元素即可。

3. 网格有效性检查失败的原因
   CheckValidity()返回false，本质是部分三角面的法线方向与几何朝向不匹配，FDynamicMesh3会检测这种不一致并标记网格无效。

修复方案 #

1. 统一三角面的逆时针缠绕顺序 #

调整所有方向错误的三角面顶点顺序，确保从立方体外部看是逆时针：

• 底部第二个面改为mesh.AppendTriangle(2, 1, 3)
• 顶部第二个面改为mesh.AppendTriangle(6, 5, 7)
• 左侧第二个面改为mesh.AppendTriangle(0, 6, 2)
• 右侧第二个面改为mesh.AppendTriangle(3, 5, 7)
• 近面第二个面改为mesh.AppendTriangle(4, 1, 5)
• 远面第二个面改为mesh.AppendTriangle(6, 3, 7)

2. 简化法线Overlay的绑定逻辑 #

不需要重复添加法线元素，每个法线只添加一次，绑定三角面时直接使用对应法线索引：

// 每个法线只添加一次
for (auto normal : normals) {
    normalsOverlay->AppendElement(normal);
}

// 底部两个面绑定法线0
id = mesh.AppendTriangle(0, 1, 2);
result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {0, 0, 0});

id = mesh.AppendTriangle(2, 1, 3);
result = normalsOverlay->SetTriangle(id, {0, 0, 0});

3. 验证修复效果 #

修改后调用mesh.CheckValidity()应返回true，所有面都能从外部正常显示。如果仍有问题，可以调用mesh.ReverseOrientation()一次性反转所有面的朝向，再重新绑定法线。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者stryku