graphics - 为什么 STL 文件需要法向量？

Question

STL 是最流行的 3d 打印 3d 模型文件格式。它记录构成 3d 形状的三角形表面。

我阅读了 STL 文件格式的规范。这是一种相当简单的格式。每个三角形由 12 个浮点数表示。前 3 个定义法向量，接下来的 9 个定义三个顶点。但这里有一个问题。三个顶点足以定义一个三角形。法向量可以通过取两个向量(每个向量从一个顶点指向另一个)的叉积来计算。

我知道法向量在渲染中很有用，并且通过包含法向量，程序不必在每次加载相同模型时计算法向量。但是我想知道如果创建软件故意包含错误的法向量会发生什么？它会在渲染软件中产生错误的结果吗？

另一方面，3 个顶点说明了三角形的一切。包括法线向量将允许信息中的逻辑冲突并使文件大小增加 33%。如有必要，渲染软件可以在合理的时间内计算法向量。那么为什么格式要包含它呢？该格式创建于 1987 年，用于立体光刻 3D 打印。那时计算法向量对计算机来说成本高吗？

我在一个线程中读到 Autodesk Meshmixer 会根据顶点忽略法线向量和图形三角形。提供错误的法向量似乎不会改变结果。
Why do Stereolithography (.STL) files require each triangle to have a normal vector?

Answer 1

至少在使用 Cura 对模型进行切片时，表面法线的方向会有所不同。我经常遇到 STL 文件，当在任何查看器中渲染为实体对象时，这些文件看起来只是找到，但是由于某些面的表面法线方向错误，切片器“认为”应该是空的区域(通常是凹面)是内部的一部分，切片器创建了一个“顶层”，覆盖了凹面区域的细节。 (这是使用从某些 SketchUp 源导入的 Meshmixer 文件导出的 STL)。

FWIW，Meshmixer有一个 FlipSurfaceNormals 工具来帮助处理这个问题。