Unity3D之Mesh(一)绘制三角形

发表于2018-11-14
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Unity自带几种简单的模型,如cube等;一般情况下,其余模型有3D建模软件生成,以合适的文件格式导入unity中;而mesh可以对现有的模型进行变形,以达到各种奇幻酷炫的表现效果。

但是由于自己的项目需要,需要由数据(外部解释stl文件获得)按照特定情况以及要求实时地产生各种几何模型,故需要用Mesh进行建模。所以开始研究学习Mesh。

一、引入

3D世界中任何的面都是由三角形绘制完成的,因为任何无规则的集合图形都可以由三角形来组成。比如四边形,无论是正四边形还是无规则四边形都可以由两个三角形拼接而成。如下图,模型上的一个个小网格就是Mesh,这些Mesh有不同的三维顶点(Vector3),共同组成了一个3D模型。

二、正文

知识点说明:

1.Mesh、MeshFilter、MeshRenderer关系整理

在Unity3D中创建一个Cube,在Inspector可以看到其中含有MeshFilter、MeshRenderer组件。

MeshFilter含有一个Public成员 Mesh。

在Mesh中存储着三维模型的数据:vertices(顶点数据数组Vector3[])、triangles(三角形顶点索引数组,int[])、normals(法线向量数组,Vector3[])、uv(纹理坐标数组,Vector2[])。

2.

Unity3D中Mesh的基本单位是三角形,故而从最基本最简单的等腰三角形开始画起。

Mesh是Unity内的一个组件,称为网格组件。
  • Mesh 网格
  • MeshFilter 网格过滤器
  • Mesh Renderer 网格渲染器

Mesh:是指模型的网格,建模就是建网格。细看Mesh,可以知道Mesh的主要属性内容包括顶点坐标,法线,纹理坐标,三角形绘制序列等其他有用属性和功能。因此建网格,就是画三角形;画三角形就是定位三个点。

Mesh Filter:内包含一个Mesh组件,可以根据MeshFilter获得模型网格的组件,也可以为MeshFilter设置Mesh内容。

Mesh Render:是用于把网格渲染出来的组件。MeshFilter的作用就是把Mesh扔给MeshRender将模型或者说是几何体绘制显示出来。

它们之间的关系大概就是Unity中的对象就是GameObject,每个GameObject都可以有一个MeshFilter组件(也可以没有),该组件又有Mesh属性(这个一定有),而该属性又有顶点坐标,法线等属性。而如果GameObject里有MeshFilter,则必须要Mesh Renderer才能将此网格渲染出来,不然是看不见该网格的。

Mesh的属性:
  • 顶点坐标(vertex)
  • 法线(normal)
  • 纹理坐标(uv)
  • 三角形序列(triangle)

顶点坐标:顶点坐标数组存放Mesh的每个顶点的空间坐标,假设某mesh有n个顶点,则vertex的size为n

法线:法线数组存放mesh每个顶点的法线,大小与顶点坐标对应,normal[i]对应顶点vertex[i]的法线

纹理坐标:它定义了图片上每个点的位置的信息。 这些点与3D模型是相互联系的, 以决定表面纹理贴图的位置。 UV就是将图像上每一个点精确对应到模型物体的表面。 uv[i]对应vertex[i]

三角形序列:每个mesh都由若干个三角形组成,而三角形的三个点就是顶点坐标里的点,三角形的数组的size = 三角形个数 * 3.     说白了:规定绘制的顺序(点连接的顺序)

例如:某mesh有四个顶点0,1,2,3,
V0(1, 1, 0),
V1(-1, 1, 0),
V2(1, -1, 0),
V3(-1, -1, 0)

那么它们可以组成这样的一个网格,
tri[0] = ver[0],ver[3],ver[1],tri[1] = ver[0],ver[2],ver[3],

注意:三角形的顶点顺序必须是顺时针,顺时针表示正面,逆时针表示背面,而unity3d在渲染时默认只渲染正面,背面是看不见的。

那么该三角形可以表示为:
tri  = new int[2 * 3]{0, 3, 1,   0, 2, 3};

如何要获取第N个三角形对应的三个顶点坐标,则:v1 = tri[N*3 + 0], v2 = tri[N*3 + 1], v3 = tir[N*3 + 2]

参照的案例(配合上述的知识点)【此事例参照他人】

1.创建一个GameObject并添加MeshFilter以及MeshRender组件,并创建一个“CreateMesh.cs”脚本给它。

2.获取该对象的filter组件,并创建一个mesh给它。

3.为该mesh设置属性,这里先设置顶点,然后将三角形与顶点绑定
using UnityEngine;
using System.Collections;
public class CreateMesh : MonoBehaviour {
    private MeshFilter filter;
    private Mesh mesh;
    // Use this for initialization
    void Start () {
        // 获取GameObject的Filter组件
        filter = GetComponent<MeshFilter>();
        // 并新建一个mesh给它
        mesh = new Mesh();
        filter.mesh = mesh;
        // 初始化网格
        InitMesh();
    }
    // Update is called once per frame
    void Update () {
    }
    /// <summary>
    /// Inits the mesh.
    /// </summary>
    void InitMesh()
    {
        mesh.name = "MyMesh";
        // 为网格创建顶点数组
        Vector3[] vertices = new Vector3[4]{
            new Vector3(1, 1, 0),
            new Vector3(-1, 1, 0),
            new Vector3(1, -1, 0),
            new Vector3(-1, -1, 0)
        };
        mesh.vertices = vertices;
        // 通过顶点为网格创建三角形
        int[] triangles = new int[2 * 3]{
            0, 3, 1,   0, 2, 3
        };
        mesh.triangles = triangles;
    }
}
效果如图:

4.网格已经成功生成,接下来该给网格贴图了,在Inspector视图里选中Mesh Render,并拖一个材质给它,Mesh Render是负责渲染的,将Mesh Filter里的mesh通过自身的Materials渲染出来。

设置完材质后,我们需要将纹理贴图与网格顶点一一对应起来,这样才能渲染出来。
// 为mesh设置纹理贴图坐标
        Vector2[] uv = new Vector2[4]{
            new Vector2(1, 1),
            new Vector2(0, 1),
            new Vector2(1, 0),
            new Vector2(0, 0)
        };
        mesh.uv = uv;
效果如图:

5.mesh还有两个重要的属性,法线和颜色,这两个我不是很懂,暂时没加入,不过看了下自带的cube模型的mesh,每个顶点的法线好像就是设置为那个顶点所在的面的法线。

不过肯定不是这样的,毕竟要是两个不在同一面的面共有一个顶点,那就不成立了。
自己做的案例:(最简单粗暴地显示出一个三角形)
using UnityEngine;
using System.Collections;
[RequireComponent(typeof(MeshRenderer), typeof(MeshFilter))]
public class triangle_mesh : MonoBehaviour
{
    /*
    creat a triangle by using Mesh 
     2016/11/19
                 ————Carl    
    */
    void Start()
    {
        MeshFilter meshfilter = new MeshFilter();
        meshfilter = GetComponent<MeshFilter>();
        Mesh mesh = new Mesh();
        Vector3[] vertices = new Vector3[3];
        vertices[0] = new Vector3(0, 0, 0);
        vertices[1] = new Vector3(0, 0, 1);
        vertices[2] = new Vector3(1, 0, 0);
        int[] tris = new int[3];
        tris[0] = 0; tris[1] = 1; tris[2] = 2;
        Vector2[] uvs = new Vector2[vertices.Length];
        for (int i = 0; i < uvs.Length; i++)
        {
            uvs[i] = Vector2.zero;
        }
        mesh.vertices = vertices;
        mesh.triangles = tris;
        mesh.uv = uvs;
        meshfilter.mesh = mesh;
    }
}
效果图:

程序说明:

1)







2)RequireComponent这一行,表示我们需要MeshRenderer和MeshFilter这两个组件,当我们将TestTriangle的代码挂在GameObject上的时候,会自动添加这两个组件。而我们要移除MeshRenderer或MeshFilter的时候,编辑器就会提示不能移除。

ExecuteInEditMode表示会在编辑器模式下运行。

uv暂时我们用不到,所以全部设为零。在后面文章中将介绍uv的用法。

总结:

用Unity绘制三角形

首先,creat a gameobject

其次,挂在一个脚本,并且,添加 MeshRenderer,MeshFilter组件

再其次:给出Mesh的: mesh.vertices = vertices;//点 mesh.triangles = tris;//索引点 mesh.uv = uvs;//纹理

最后:meshfilter.mesh = mesh;//添加于MeshFilter组件

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