网格切割（MeshCut）

2020-07-20 本文已影响0人 Qkuang

Unity学习一篇

<details>
<summary>通用快捷引导</summary>

public class MeshExample : MonoBehaviour
{
    // 必要的 属性：顶点 、三角形索引
    public Vector3[] newVertices;
    public Vector2[] newUV;
    /// <summary>
    /// 表示要 存在的三角面。其值为 顶点的索引。 从0 开始 每三个索引 表示一个三角面。 三角面的法线
    /// 是 三个点 以 左手手坐标系，叉乘结果方向为准。以第一个点为两个向量的起点
    /// </summary>
    public int[] newTriangles;
    public Color[] colors;
    void Start() {
        Mesh mesh = new Mesh();
        GetComponent<MeshFilter>().mesh = mesh;
        mesh.vertices = newVertices;
        mesh.uv = newUV;
        mesh.triangles = newTriangles;
        mesh.colors = colors;
    }
}

/// <summary>
///  可以通过脚本修改法线反向。
/// </summary>
public class MeshExample3 : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    
    private Mesh meshV;
    void Start()
    {
        meshV = GetComponent<MeshFilter>().mesh;
        NormalBack(meshV);
    }
    private void NormalBack(Mesh IN){
        Vector3[] vertices = IN.vertices;
        Vector3[] normals = IN.normals;
        int[] Triangles = IN.triangles;
        int buffer;
        for(int i=0;i<Triangles.Length;i+=3){
            buffer = Triangles[i+1];
            Triangles[i+1]=Triangles[i+2];
            Triangles[i+2]=buffer;
        }
            // 这里数组肯定是引用类型，但是其中通过 某种手段，看起来像值类型。因此 存在一个Clear（）.
        for(int i=0;i<vertices.Length;i++){
            vertices[i] *=1.2f;
        }
        IN.triangles = Triangles;
        IN.vertices = vertices;
    }
}

概念

BlendShape 属性：混合形状。用来做面部表情用。

切割案例分析（核心）

两向量，计算垂直向量。

image
计算旋转

如图所示：好久没动手，差点忘了，好险！

image

切割面思路。（案例中）

image

入射线碰撞，+ 世界 Up 向量确定一个平面。在该平面内，求得入射线得垂向量。 —— 利用上面得公式即可。
再点乘，求得切割法向量。

判断三角面点是否被切割图解：

image

求得黑色 “差向量”和“法向量” 点乘，通过点乘值“0” 判断左右。

换种理解方式：以入射线、切割法线、垂线，建立一个坐标系。求得顶点在该坐标系的相对位置。…… 没有进行线性变换的坐标系转换，这样说也不妥。反正，要心中右这个坐标轴。不然千辛万苦求出来干嘛。

拷贝顶点。

只要切割必定舍弃原来得 mesh。存在两个临时 mesh。

因此情况一：三角面完全再边。该三角面不需要被切割。需要将三角面拷贝到对应得临时 mesh 属性中。

注意：（三角面不需要切割：）需要拷贝得包括：顶点、三角索引、法线。正常情况，只要==按顺序==将旧三角顶点索引，添加到临时三角索引中即可。顶点、法线也是如此。但是顶点、法线需要判断是否已经存在。————错误！

零时顶点集合、零时三角面集合。临时三角面集合需要的是临时顶点集合的索引。因此，中间需要一个过度。

代码：关闭列表—— 字典是关键

//拷贝顶点
/// <summary>
/// 三角面、顶点、法线拷贝
/// </summary>
/// <param name="index1">旧顶点列表索引1</param>
/// <param name="index2">旧顶点列表索引2</param>
/// <param name="index3">旧顶点列表索引3</param>
/// <param name="tempVert">临时（新）顶点列表</param>
/// <param name="tempNormal">新法线列表</param>
/// <param name="triangles">新三角列表</param>
/// <param name="pointIndex">关闭列表</param>
    static void CopyVert(int index1,int index2,int index3,ref List<Vector3> tempVert,ref List<Vector3> tempNormal,ref List<int> triangles,ref Dictionary<int,int> pointIndex){

            //是顶点索引否存在 ： 字典作为 一个 旧顶点 索引 的关闭列表。(键值对：旧顶点列表索引 —— 新顶点列表索引)
            //用于判断点是否拷贝过
        if (!pointIndex.ContainsKey (index1)) {
            tempVert.Add (targetMesh.vertices [index1]);    //不存在索引时，插入对应索引得值。——1
            tempNormal.Add (targetMesh.normals [index1]);
            pointIndex.Add (index1,tempVert.Count-1);       //这里是关键
        }
        if (!pointIndex.ContainsKey (index2)) {
            tempVert.Add (targetMesh.vertices [index2]);    //不存在索引时，插入对应索引得值。——2
            tempNormal.Add (targetMesh.normals [index2]);

            pointIndex.Add (index2,tempVert.Count-1);

        }
        if (!pointIndex.ContainsKey (index3)) {
            tempVert.Add (targetMesh.vertices [index3]);    //不存在索引时，插入对应索引得值。——3
            tempNormal.Add (targetMesh.normals [index3]);

            pointIndex.Add (index3,tempVert.Count-1);

        }

    
        triangles.Add (pointIndex[index1]);                 //通过 关闭列表，找到新顶点列表索引。
        triangles.Add (pointIndex[index2]);
        triangles.Add (pointIndex[index3]);

    }

切割算法核心——求切割点

如图

image

==关键点：没有，求不出来==。

用于切割的坐标轴（两两垂直）—— 这是基础条件。以后本能这样做吧，虽然发明不了算法，但看得懂，也是能耐了。
像似三角形。
其他情况：我能力有限，推不出来。不过实验是成功的，所以，公式适用于三维空间下的其他情况三角面的运算。
注意求倍数时，除数为零！

平面几何和空间几何。

我平面几何还行，空间几何问题有点大。
假设：在平面几何中推导的公式（完全由向量构成），那么它可以应用到空间几何。—— 祈祷这个是真理吧。
两条垂直异面直线在同一平面内的投影可能不垂直。两条垂直共面直线在同一平面内的投影，垂直。—— 不知道如何证明，也不知对错。

image

补全切面
image

当我们算出所有切面上的切面点时。可以求出一个中心点，然后每两个切面点和中心点构成一个三角面。——这里保证（0、1）（2、3）…… 这样的顺序，才不会出现交叉面

还需要求中心点的法线：直接就是切面切割法线的方向转化坐标系即可。

关于法线

这里区分一下：三角面法线、顶点法线。三角面法线（自己命名）
三角面的法线：决定三角面是哪一个面被渲染可见。只通过三角面的顶点顺序+叉乘+左手坐标系决定。
顶点法线：决定光照渲染的值，不决定是否被渲染可见。通过直接设置获得。

image

如图，三角面法线向上，所以三角面俯视可见。其中一个顶点法线向下，因此光照计算结果为黑。

计算切面三角顺序——三角法线

image

关键数值：切面切割法线、切面三角法线（随意）、切割法线和三角法线的点积值。

随便两个向量，先叉乘，再和一个从物体中心发设的向量计算。（不论是案例，还是其他算法，切割模型的算法都有局限性，都不能随意切割任何模型。）

切割三角面确定三角的组合

案例是通过非常多的判断来确定哪种切割点组合成为新的三角面。

GL 使用

GL 类是图形API类。 Gizmo是在开发阶段使用辅助图形，那么GL 就是游戏实际运行时绘制使用。

入门代码

public class GLTest : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    public Material mat;
    public Vector3[] vectList;
    // // 相机的图片效果渲染 函数。用于后处理—— 需要挂在相机上才能调用
    // private void OnRenderImage(RenderTexture src, RenderTexture dest) {
        
    // }

    //相机的 渲染函数，绘制一些图形渲染（有深度测试）—— 需要挂在相机上才能调用
    private void OnPostRender() {
        if (!mat) {
            Debug.LogError("Please Assign a material on the inspector");
            return;
        }
        GL.PushMatrix(); //将 相机使用的 矩阵保存下来
        //GL.LoadOrtho();   //加载其他种类相机矩阵：正交投影矩阵、透视投影矩阵（需要自己构建矩阵值）……其他种类
        // Ortho 矩阵，是归一化矩阵正交矩阵。右上角：（1，1）.
       //不写矩阵加载，使用 和相机当前设置的 “正交、透视” 有关。
        mat.SetPass(0);     // 设置本次GL 绘制的passs 通道。由于不能设置法线，因此注意使用 非光照 Shader 材质。
        //GL.Color(Color.yellow);     // 这里设置GL 颜色，但是没看到作用。
        GL.Begin(GL.TRIANGLES);     //GL 绘制的图形：三角、四边、线段……

        // 设置顶点。 注意：三角面 的三角法线 遵循左手坐标系。
        foreach (var item in vectList)
        {
            GL.Vertex(item);
        }
        GL.End();                  //GL 图形绘制 结束，可以进行下个GL 图形绘制。
        GL.PopMatrix();//将 相机使用的 矩阵 从保存中恢复

    }
    
}

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