如何禁用GLSL加权插值？实现面片片段顶点值的无权重平均

Absolutely, there are a couple of solid ways to get every fragment in a face to use the exact average of the three vertex normals—no interpolation, no workarounds with provoking vertices. Here are the most practical approaches:

1. 几何着色器方案（无需预处理网格） #

This is the most straightforward method if your engine supports geometry shaders:

• 顶点着色器：正常输出每个顶点的原始法向量，不用做任何平均：

  #version 450 core
  layout(location = 0) in vec3 a_position;
  layout(location = 1) in vec3 a_normal;
  
  out vec3 v_normal;
  
  void main() {
      gl_Position = /* 你的投影/视图/模型矩阵运算 */;
      v_normal = a_normal;
  }
  

• 几何着色器：接收整个三角形图元，计算三个顶点法向量的平均值，然后用flat限定符输出这个值（flat能保证三角形内所有片元拿到完全相同的值，完全没有插值）：

  #version 450 core
  layout(triangles) in;
  layout(triangle_strip, max_vertices = 3) out;
  
  in vec3 v_normal[];
  flat out vec3 f_face_normal;
  
  void main() {
      // 计算三个顶点法向量的无权重平均值
      vec3 face_normal = (v_normal[0] + v_normal[1] + v_normal[2]) / 3.0;
      // 重新归一化——因为归一化向量的平均值长度可能小于1
      face_normal = normalize(face_normal);
      
      f_face_normal = face_normal;
      
      // 发射三角形的每个顶点（传递位置数据）
      for(int i = 0; i < 3; i++) {
          gl_Position = gl_in[i].gl_Position;
          EmitVertex();
      }
      EndPrimitive();
  }
  

• 片元着色器：直接使用这个flat输出的法向量——完全不会有插值：

  #version 450 core
  flat in vec3 f_face_normal;
  
  out vec4 FragColor;
  
  void main() {
      FragColor = /* 使用f_face_normal进行光照计算 */;
  }
  

• 注意：几何着色器在移动端平台可能会带来轻微性能开销，但在桌面场景下几乎可以忽略，而且省去了修改网格数据的麻烦。

2. 预处理网格+顶点属性传递（性能更友好） #

如果你想避开几何着色器，可以提前预处理网格，把面片平均法向量直接嵌入每个顶点：

• 离线预处理：遍历网格的每个面片，计算其三个顶点法向量的平均值，然后将这个平均值作为新的属性（比如a_face_normal）分配给该面片的三个顶点。这样同一个面片的所有顶点都会拥有完全相同的a_face_normal值。
• 顶点着色器：直接把这个预计算好的面片法向量传递给片元着色器：

  #version 450 core
  layout(location = 0) in vec3 a_position;
  layout(location = 2) in vec3 a_face_normal; // 新增的预计算属性
  
  out vec3 v_face_normal;
  
  void main() {
      gl_Position = /* 你的矩阵运算 */;
      v_face_normal = a_face_normal;
  }
  

• 片元着色器：哪怕不用flat限定符，因为面片的三个顶点输出的法向量完全相同，插值后结果也不会变化。不过加上flat能更清晰地表达你的意图：

  #version 450 core
  flat in vec3 v_face_normal;
  
  out vec4 FragColor;
  
  void main() {
      FragColor = /* 使用v_face_normal进行着色计算 */;
  }
  

• 优势：这种方法和标准着色相比没有任何运行时开销，非常适合移动端或性能敏感的场景。唯一的代价是需要额外的离线网格处理步骤。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Geklmintendon't of Awesome