Unity3D: Mesh切割算法详解
Unity3D是一款非常风行的游戏开发引擎，撑持多种平台和多种语言。在Unity3D中，Mesh是游戏中最常用的3D模型暗示方式，它由一系列的点、线、面组成。在游戏中，我们经常需要对Mesh进行一些特殊的操作，比如切割，这个时候就需要用到Mesh切割算法。本文将详细介绍Mesh切割算法的道理和代码实现。对惹，这里有一个游戏开发交流小组，但愿大师可以点击进来一起交流一下开发经验呀！
一、Mesh切割算法道理
Mesh切割算法的道理是将一个Mesh切割成多个子Mesh，这些子Mesh可以被独登时进行操作，比如移动、旋转、缩放等。Mesh切割算法在游戏中的应用非常广泛，比如在射击游戏中，子弹打中物体时，物体就会被切割成多个碎片，增加游戏的真实感和趣味性。
Mesh切割算法的实现过程可以分为以下几个法式：
1.计算切割平面
切割平面是Mesh切割的重要参数，它决定了Mesh切割的标的目的和位置。在Unity3D中，可以使用Plane类来暗示一个平面，其构造函数可以接收一个点和一个法向量作为参数，暗示平面的位置和标的目的。为了便利计算，我们可以将切割平面的法向量规范化。
2.计算切割点
切割点是Mesh切割的另一个重要参数，它决定了Mesh切割的位置。在计算切割点时，我们可以将切割平面与Mesh的每个面进行求交，得到所有的切割点。在求交时，可以使用Raycast或Plane.Raycast方式，如果两个相邻的面在切割平面的同一侧，则它们不会发生切割点。
3.生成新的Mesh
按照切割点，我们可以将本来的Mesh切割成多个子Mesh，每个子Mesh都是由本来的一部门面组成的。为了便利操作，我们可以将每个子Mesh都生成一个新的Mesh对象，并将其添加参加景中。
4.从头计算UV和法向量
由于Mesh被切割成多个子Mesh，每个子Mesh都需要从头计算UV和法向量。在Unity3D中，可以使用Mesh.RecalculateNormals和Mesh.RecalculateUV2方式来计算法向量和UV。
二、Mesh切割算法代码实现
下面是一个简单的Mesh切割算法的代码实现：
public static void Cut(GameObject obj, Plane plane)
{
Mesh mesh = obj.GetComponent<MeshFilter>().mesh;
Vector3[] vertices = mesh.vertices;
int[] triangles = mesh.triangles;
List<Vector3> frontVertices = new List<Vector3>();
List<Vector3> backVertices = new List<Vector3>();
List<int> frontTriangles = new List<int>();
List<int> backTriangles = new List<int>();
for (int i = 0; i < triangles.Length; i += 3)
{
int i1 = triangles;
int i2 = triangles;
int i3 = triangles;
Vector3 v1 = vertices;
Vector3 v2 = vertices;
Vector3 v3 = vertices;
bool front1 = plane.GetSide(v1);
bool front2 = plane.GetSide(v2);
bool front3 = plane.GetSide(v3);
if (front1 && front2 && front3)
{
frontVertices.Add(v1);
frontVertices.Add(v2);
frontVertices.Add(v3);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 3);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 2);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 1);
}
else if (!front1 && !front2 && !front3)
{
backVertices.Add(v1);
backVertices.Add(v2);
backVertices.Add(v3);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 3);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 2);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 1);
}
else
{
Vector3 point1 = Vector3.zero;
Vector3 point2 = Vector3.zero;
Vector3 normal = plane.normal;
if (front1)
{
point1 = v1;
if (front2)
{
point2 = v2;
}
else if (front3)
{
point2 = v3;
}
}
else if (front2)
{
point1 = v2;
if (front1)
{
point2 = v1;
}
else if (front3)
{
point2 = v3;
}
}
else if (front3)
{
point1 = v3;
if (front1)
{
point2 = v1;
}
else if (front2)
{
point2 = v2;
}
}
float t = (plane.distance - Vector3.Dot(normal, point1)) / Vector3.Dot(normal, point2 - point1);
Vector3 cutPoint = point1 + t * (point2 - point1);
frontVertices.Add(point1);
frontVertices.Add(cutPoint);
frontVertices.Add(v1 + t * (v2 - v1));
frontVertices.Add(point2);
frontVertices.Add(cutPoint);
frontVertices.Add(v1 + t * (v3 - v1));
backVertices.Add(cutPoint);
backVertices.Add(point1);
backVertices.Add(v1 + t * (v2 - v1));
backVertices.Add(cutPoint);
backVertices.Add(point2);
backVertices.Add(v1 + t * (v3 - v1));
if (front1)
{
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 6);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 5);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 4);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 6);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 5);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 4);
}
else
{
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 4);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 5);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 6);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 4);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 5);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 6);
}
if (front2)
{
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 5);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 2);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 4);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 5);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 2);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 4);
}
else
{
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 4);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 2);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 5);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 4);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 2);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 5);
}
if (front3)
{
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 6);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 4);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 3);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 6);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 4);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 3);
}
else
{
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 3);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 4);
frontTriangles.Add(frontVertices.Count - 6);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 3);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 4);
backTriangles.Add(backVertices.Count - 6);
}
}
}
Mesh frontMesh = new Mesh();
frontMesh.vertices = frontVertices.ToArray();
frontMesh.triangles = frontTriangles.ToArray();
frontMesh.RecalculateNormals();
frontMesh.RecalculateUV2();
frontMesh.RecalculateBounds();
Mesh backMesh = new Mesh();
backMesh.vertices = backVertices.ToArray();
backMesh.triangles = backTriangles.ToArray();
backMesh.RecalculateNormals();
backMesh.RecalculateUV2();
backMesh.RecalculateBounds();
GameObject frontObj = new GameObject(”Front”);
frontObj.transform.SetParent(obj.transform.parent);
frontObj.transform.localPosition = obj.transform.localPosition;
frontObj.transform.localRotation = obj.transform.localRotation;
frontObj.transform.localScale = obj.transform.localScale;
frontObj.AddComponent<MeshFilter>().mesh = frontMesh;
frontObj.AddComponent<MeshRenderer>().sharedMaterial = obj.GetComponent<MeshRenderer>().sharedMaterial;
GameObject backObj = new GameObject(”Back”);
backObj.transform.SetParent(obj.transform.parent);
backObj.transform.localPosition = obj.transform.localPosition;
backObj.transform.localRotation = obj.transform.localRotation;
backObj.transform.localScale = obj.transform.localScale;
backObj.AddComponent<MeshFilter>().mesh = backMesh;
backObj.AddComponent<MeshRenderer>().sharedMaterial = obj.GetComponent<MeshRenderer>().sharedMaterial;
Object.Destroy(obj);
}
在上面的代码中，我们首先获取了Mesh对象的顶点和三角形信息，然后按照切割平面将Mesh切割成两个子Mesh。在切割时，我们使用了Plane.GetSide方式来判断一个点在切割平面的哪一侧，使用了Plane.Raycast方式来求交点。最后，我们生成了两个新的Mesh对象，并将其添加参加景中。
三、总结
Mesh切割算法是游戏开发中非常重要的算法之一，它可以将一个Mesh切割成多个子Mesh，使得游戏更加真实和有趣。在Unity3D中，我们可以使用Plane类来暗示一个平面，使用Mesh.RecalculateNormals和Mesh.RecalculateUV2方式来从头计算法向量和UV。通过本文的介绍，相信读者已经掌握了Mesh切割算法的道理和代码实现。
附：视频教学
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