旋转对象时，法线会以错误的方式旋转

Question

我正在 WebGL 中渲染一个简单的环面。旋转顶点工作正常，但法线有问题。当围绕单个轴旋转时，它们保持正确的方向，但是当围绕第二个轴的旋转增加时，法线开始以错误的方式向上旋转，直到其中一个旋转为 180°，然后法线以完全相反的方向旋转他们应该。我认为问题出在用于旋转的四元数上，但我无法确定问题所在。

这里是我项目的一个（稍作修改，但还是显示问题）jsfiddle：https://jsfiddle.net/dt509x8h/1/
在 fiddle 的 html 部分有一个 div 包含我正在读取的用于生成环面的 obj 文件中的所有数据（尽管分辨率较低一个).

顶点着色器：

attribute vec4 aVertexPosition;
attribute vec3 aNormalDirection;

uniform mat4 uMVPMatrix;
uniform mat3 uNMatrix;

varying vec3 nrm;

void main(void) {
    gl_Position = uMVPMatrix * aVertexPosition;
    nrm = aNormalDirection * uNMatrix;
}

片段着色器：

varying vec3 nrm;

void main(void) {
    gl_FragColor = vec4(nrm, 1.0);
}

更新矩阵（运行当有输入时）：

mat4.perspective(pMatrix, Math.PI*0.25, width/height, clipNear, clipFar); //This is actually not run on input, it is just here to show the creation of the perspective matrix
mat4.fromRotationTranslation(mvMatrix, rotation, position);
mat3.normalFromMat4(nMatrix, mvMatrix);

mat4.multiply(mvpMatrix, pMatrix, mvMatrix);

var uMVPMatrix = gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uMVPMatrix");
var uNMatrix = gl.getUniformLocation(shaderProgram, "uNMatrix");
gl.uniformMatrix4fv(uMVPMatrix, false, mvpMatrix);
gl.uniformMatrix3fv(uNMatrix, false, nMatrix);

创建旋转四元数（鼠标移动时调用）：

var d = vec3.fromValues(lastmousex-mousex, mousey-lastmousey, 0.0);
var l = vec3.length(d);
vec3.normalize(d,d);
var axis = vec3.cross(vec3.create(), d, [0,0,1]);
vec3.normalize(axis, axis);

var q = quat.setAxisAngle(quat.create(), a, l*scale);
quat.multiply(rotation, q, rotation);

仅围绕 Y 轴旋转环面，法线指向正确的方向：

围绕两个轴旋转环面。法线到处都是：

我正在使用 glMatrix v2.3.2 进行所有矩阵和四元数运算。

更新： 似乎仅围绕 Z 轴旋转（通过将 quat.setAxisAngle 的输入轴明确设置为 [0,0,1]，或使用 quat.rotateZ）也会导致法线沿相反方向旋转。
将 axis 的 z 分量归零没有帮助。

更新2： 旋转 quat.rotateX(q, q, l*scale); quat.rotateY(q, q, l*scale); quat.multiply(rotation, q, rotation); 似乎是正确的，但是一旦引入围绕 Z 的旋转，z 法线就会开始移动。
使用 x 或 y 鼠标值的差异而不是 l 会导致所有法线移动，因此对 x 和 y 使用大不相同的 scale 值也是如此。

Update3: 将着色器中的乘法顺序更改为 uNMatrix * aNormalDirection 导致法线总是以错误的方式旋转。

Answer 1

就我而言，问题在于我如何从 .obj 文件加载数据。 我已经反转了所有顶点的 z 位置，但法线是从未反转的顶点生成的。
使用非反转 z 位置和翻转法线矩阵乘法修复了问题。

旋转对象时，法线会以错误的方式旋转

Normals rotates wrong way when object is rotated

3d

matrix

quaternions

webgl

gl-matrix