Unity3D之Mesh（一）绘制三角形

发表于2018-11-14

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[])。

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：