从零开始做一个SLG游戏（三）：用unity绘制图形

原创作者：观复2019-10-11

本文主要是使用mesh制作一些简单的模型资源。

一般而言，模型的制作最好还是使用专业的软件来做，但是制作一些简单的模型，unity还是可以胜任的。

unity自带的模型只有立方体，圆柱，球，胶囊，方块等有限的几个，所以稍微复杂一些的东西就不好做了，比如最常用到的圆锥，棱柱，棱台等，十分困难。

所以首先要做的是，将一些常用的基本模型，实现出来。

首先要做的是写一个模型基类:

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
[RequireComponent(typeof(MeshFilter), typeof(MeshRenderer), typeof(MeshCollider))]
public abstract class BasePoly : MonoBehaviour {
Mesh mesh;
private List<Vector3> vertices;
private List<int> triangles;
private List<Vector2> uvs;
private float length = 100f;
private void Awake()
{
mesh = GetComponent<MeshCollider>().sharedMesh = GetComponent<MeshFilter>().mesh = new Mesh();
mesh.name = "PolyMesh";
vertices = new List<Vector3>();
triangles = new List<int>();
uvs = new List<Vector2>();
}
// Update is called once per frame
void Update ()
{
DrawMesh();
}
private void DrawMesh()
{
Clear();
Draw();
UpdateMesh();
}
protected void AddTriangle(Vector3 v1, Vector3 v2, Vector3 v3)
{
AddConer(v1);
AddConer(v2);
AddConer(v3);
}
protected void AddSquare(Vector3 v1, Vector3 v2, Vector3 v3, Vector3 v4)
{
AddTriangle(v1, v3, v2);
AddTriangle(v2, v3, v4);
}
private void AddConer(Vector3 point)
{
int count = vertices.Count;
vertices.Add(point);
triangles.Add(count);
uvs.Add(new Vector2(point.x / (2 * length), point.z / (2 * length)));
}
private void UpdateMesh()
{
mesh.vertices = vertices.ToArray();
mesh.triangles = triangles.ToArray();
mesh.uv = uvs.ToArray();
mesh.RecalculateNormals();
mesh.RecalculateBounds();
}
private void Clear()
{
mesh.Clear();
vertices.Clear();
triangles.Clear();
uvs.Clear();
}
public virtual void Draw()
{
}
}

复制代码

具体实现的原理，在上一篇文章里大部分都有讲过。现在将之封装了起来。

在子类中，重写Draw()函数，调用下面两个函数即可绘制各种想要的图形。

AddTriangle(Vector3v1,Vector3 v2,Vector3 v3);

AddSquare(Vector3 v1,Vector3 v2,Vector3 v3,Vector3 v4);

首先实现一下正多边形：

正多边形其实和前面六边形的制作方式类似，不过我们需要手动计算出正多边形的各个顶点。

将正n边形的各个顶点和中心点连线，可以得到n个等腰三角形，而等腰三角形顶角的大小为(360°/n)。

所以，如果知道一个顶点p的坐标，同时又知道原点坐标(0,0)的话，那下一个顶点p'的坐标可以通过p围绕原点旋转(360°/n)的角度获得。

那么我们复习一下高中的空间几何知识：

一个点围绕原点逆时针旋转θ角的时候，我们可以通过旋转变换来获得旋转后的坐标。

旋转变换的矩阵为：

具体用法为：

对于(x,y)进行旋转变换后，得到的(x',y')有

x'=x*cosθ-y*sinθ

y'=x*sinθ+y*cosθ

所以写一个函数来实现旋转变换：

Vector3 RotationTranslate(Vector3 pos,float angle)
{
Vector3 Pos = pos;
float[,] transRect = {
{ Mathf.Cos(angle),-Mathf.Sin(angle)},
{ Mathf.Sin(angle),Mathf.Cos(angle)},
};
Pos.x = pos.x * transRect[0, 0] + pos.z * transRect[0, 1];
Pos.z = pos.x * transRect[1, 0] + pos.z * transRect[1, 1];
return Pos;
}

复制代码

angle为旋转的角度。

正多边形的各个点都有了，然后通过画三角的方式，将正多边形画出来了。

代码如下：

public class Polygon : BasePoly {
public int edgeCount = 3;
private float angle = 0f;
private List<Vector3> coners = new List<Vector3>();
public override void Draw()
{
angle = 2f * Mathf.PI / count;
Vector3 pos = new Vector3(1f, 0f, 0f);
coners.Add(pos);
for (int i = 0; i < count; i++)
{
pos = RotationTranslate(pos);
coners.Add(pos);
}
for (int j = 0; j < count; j++)
{
AddTriangle(coners[j], Vector3.zero, coners[j + 1]);
}
coners.Clear();
}
Vector3 RotationTranslate(Vector3 pos)
{
Vector3 Pos = pos;
float[,] transRect = {
{ Mathf.Cos(angle),-Mathf.Sin(angle)},
{ Mathf.Sin(angle),Mathf.Cos(angle)},
};
Pos.x = pos.x * transRect[0, 0] + pos.z * transRect[0, 1];
Pos.z = pos.x * transRect[1, 0] + pos.z * transRect[1, 1];
return Pos;
}
}

复制代码

实现后，会发现一个问题，那就是每帧都要绘制一次，会非常消耗功能，所以我们需要加一个函数，用于判断是否需要再绘制一遍：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
[RequireComponent(typeof(MeshFilter), typeof(MeshRenderer), typeof(MeshCollider))]
public abstract class BasePoly : MonoBehaviour {
……
private void DrawMesh()
{
if (NeedDraw())
{
Clear();
Draw();
UpdateMesh();
}
}
public virtual bool NeedDraw()
{
return true;
}
……
}

复制代码

然后再在子类中重写NeedDraw()函数：

public class Polygon : BasePoly {
public int edgeCount = 3;
private int count = 0;
private float angle = 0f;
……
public override bool NeedDraw()
{
if (edgeCount == count)
{
return false;
}
else if (edgeCount < 3)
{
return false;
}
else
{
count = edgeCount;
angle = 2f * Mathf.PI / count;
return true;
}
}
public override void Draw()
{
//angle = 2f * Mathf.PI / count;
……
}
……
}

复制代码

其他图形也可以通过类似的方法，一一绘制出来，并通过自己的赋值进行微调。

比较麻烦的一点是，这么实现，需要先让工程运行起来，绘制的图形才能显示出来。幸运的是，这并不影响搭建场景。

接下来将介绍更多的基本图形的画法：

1.正棱锥

棱锥的画法其实和前文制作六边形网格的制作方法类似，将六边形网格的中心点往上移动若干个单位，再加上底面，就是一个六棱锥了。

处理方式和前文的正多边形相同：按角度一次分割三角形

List<Vector3> conors = new List<Vector3>();
public override void Draw()
{
Vector3 pos = new Vector3(1f, 0f, 0f);
conors.Add(pos);
for (int i = 0; i < count; i++)
{
pos = RotationTranslate(pos);
conors.Add(pos);
}
}

复制代码

和多边形一样，先把点加进去，接下来和多边形不同的是，我们需要画2个三角形，如下图：

o为底面的中心点，o1为顶点，和前文一样，底面中心的坐标默认为（0,0,0），即Vector3.zero。

o1作为顶点，暂定高为1。于是o1的坐标为(0,1,0)。(0,1,0)也可以表示为Vector3.up。

需要画的三角形为底面的一部分(o,c,c[i+1])以及侧面(o1,c[i+1],c)。

完整代码如下：

List<Vector3> conors = new List<Vector3>();
public override void Draw()
{
Vector3 pos = new Vector3(1f, 0f, 0f);
conors.Add(pos);
for (int i = 0; i < count; i++)
{
pos = RotationTranslate(pos);
conors.Add(pos);
}
for (int k = 0; k < count; k++)
{
AddTriangle(Vector3.zero, conors[k], conors[k + 1]);
AddTriangle(conors[k], Vector3.up, conors[k + 1]);
}
conors.Clear();
}

复制代码

2.正棱台

正棱台和正棱锥一样，也是分割成多个方向，单个方向如图：

需要画的是(o1,c1[i+1],c1)(o,c,c[i+1])两个三角形底，以及(c,c[1+1],c1,c1[i+1])这个矩形的侧面。

上下两个三角形的底是相似的，并且对应的边也是相互平行的。

o点坐标为Vector3.zero，即(0,0,0)，o1的坐标为Vector3.up,即(0,1,0)。

然后定义两个三角形的缩放比例为zoom的话

通过空间向量的换算，很容易得出：c1=c*zoom+Vector3.up

所以我们定义两个List用于存放上下底的点，并用一个函数来添加点：