Unity中动态创建Mesh (1)

引言

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。

什么是Mesh？

Mesh是指的模型的网格，3D模型是由多边形拼接而成，而多边形实际上又是由多个三角形拼接而成的。即一个3D模型的表面其实是由多个彼此相连的三角面构成。三维空间中，构成这些三角形的点和边的集合就是Mesh。

原理

即动态创建一个Mesh，设置三角形和顶点数据，然后赋值给MeshFilter（增加mesh属性），通过MeshRenderer（增加材质并渲染出Mesh）绘制出来。

解析

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。

3.Mesh的组成部分
1.vertices（顶点数据数组Vector3[]）

2.triangles（三角形顶点索引数组，int[])

3.normals（法线向量数组，Vector3[])

4.uv（纹理坐标数组，Vector2[])

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

  法线详解：

     法线就是垂直于面的一条线，它有方向，没有大小。

     法线的方向就是面朝外的方向。比如我们现在盯着显示器看，从显示器的正中心会有一条法线垂直于屏幕指向我们。

     法线向外的面就是正面，相反的就是背面，一般来讲，从正面看才能看到面，背面看面是看不到的。

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都由多个三角面组成，而三角面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

  三边面和四边面：

    三边面就是三条边组成的面，四边面就是四条边组成的面。

    三边面在三维空间中是不可扭曲的，而四边面在三维空间中可以扭曲。所以Unity里只支持三边面。其他支持四边面的软件例如3dmax在导出fbx的时候，会把四边面转换成三边面。

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[N3 + 0], v2 = tri[N3 + 1], v3 = tir[N*3 + 2]

案例

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：

3.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：