Catlike Coding网站文章解析 -- 1.Procedural Grid

原文英文版链接https://catlikecoding.com/unity/tutorials/procedural-grid/，里面有每一部分的untiy工程链接，文章内容也更详实。

本章内容：

创建一系列点
使用协程实现他们的摆放位置
定义一个由三角形组成的平面
自动生成法线
添加纹理坐标和切线

1.渲染啥

你如果想在unity中看见什么东西，那你肯定需要一个mesh。它可能是一个由其他软件导出的3D模型或者是程序化生成的mesh。它可能是一个sprite，UI元素或者粒子特效，总之在unity里你想看到点东西你就得用mesh去渲染。

所以mesh是个啥？从概念上讲，一个mesh是图形硬件用于渲染复杂东西的一系列数据组合，它至少包括顶点的集合以及一系列三角形。三角形是最基本的2d图形，它连接了三个点，无论mesh是什么样，都是这些三角形组成了每个平面。

三角形平坦且边缘直，可以完美的展示平坦平直的东西，比如一个立方体的面。带弧度或者凹进去的平面只能通过大量小三角形近似模拟。如果这些小三角形足够小，小于一个像素，那你对这种近似就没有感知。但是对于实时的渲染不太可行，这些平面（圆弧的面）在某些角度看上去会有锯齿。

Unity's default capsule, cube, and sphere, shaded vs. wireframe

在unity中渲染3D物体需要两个组件mesh filter 和 mesh rendere，filter指向你想要渲染的mesh（渲染what），renderer定义如何渲染（how 怎么渲染）。

提供一个albedo颜色贴图可以是最简单便捷的方式使得mesh渲染时富有细节。通过UV坐标，可以实现贴图的采样从而进行渲染。

2.创建一系列顶点

如何创建自己的mesh？

创建C#Grid类

using UnityEngine;
using System.Collections;
public class Grid : MonoBehaviour {public int xSize, ySize;
}

自动添加所需的component

[RequireComponent(typeof(MeshFilter), typeof(MeshRenderer))]
public class Grid : MonoBehaviour {public int xSize, ySize;
}

Awake方法里调用Genrate函数

private void Awake () {Generate();}

由下图所示，对于大小横向为x纵向为y的grid，实际需要的顶点数量是 (x+1) * (y+1)

创建顶点数组并赋予其每个点位置

private void Generate () {vertices = new Vector3[(xSize + 1) * (ySize + 1)];for (int i = 0, y = 0; y <= ySize; y++) {for (int x = 0; x <= xSize; x++, i++) {vertices[i] = new Vector3(x, y);}}}

Gizmos调试

   private void OnDrawGizmos () {Gizmos.color = Color.black;for (int i = 0; i < vertices.Length; i++) {Gizmos.DrawSphere(vertices[i], 0.1f);}}

Gizmos的效果（x = 10 y = 5）

3.创建Mesh

之后需要为mesh设置三角形片元，这里设置的值其实是之前顶点数组的索引，也就是数组的下标。

上边这么设置三个点，是啥也看不到的，因为这三个点在一条线上，无法组成三角形

triangles[0] = 0;
triangles[1] = 1;
triangles[2] = xSize + 1;

这么设置组成了三角形，但是也看不到，这是因为这个顺序是逆时针顺序，会被判定为背面，渲染时会被剃除

按如下设置，我们将会得到第一个三角形

                                 triangles[0] = 0;triangles[1] = xSize + 1;triangles[2] = 1;

有了第一个三角形后，我们可以绘制两个三角形拼成一个正方形

之后我们就可以生成每一行，完整代码如下

private void Awake () {Generate();}private void Generate () {GetComponent<MeshFilter>().mesh = mesh = new Mesh();mesh.name = "Procedural Grid";vertices = new Vector3[(xSize + 1) * (ySize + 1)];for (int i = 0, y = 0; y <= ySize; y++) {for (int x = 0; x <= xSize; x++, i++) {vertices[i] = new Vector3(x, y);}}mesh.vertices = vertices;int[] triangles = new int[xSize * ySize * 6];for (int ti = 0, vi = 0, y = 0; y < ySize; y++, vi++) {for (int x = 0; x < xSize; x++, ti += 6, vi++) {triangles[ti] = vi;triangles[ti + 3] = triangles[ti + 2] = vi + 1;triangles[ti + 4] = triangles[ti + 1] = vi + xSize + 1;triangles[ti + 5] = vi + xSize + 2;}}mesh.triangles = triangles;}

最后效果如下：

4.生成其他顶点数据

法线

我们还没有给我们生成的mesh赋予法线，默认的法线方向是（0,0,1），这并不是我们想要的。

每个Vertex（顶点）都需要设置法线，我们可以自己再创建一个数组来设置法线。还有更好的办法，用unity提供的功能，调用mesh中的RecalculateNormals函数，它会根据之前设置好的三角形数据自动计算法线。对于某个vertex，法线的计算是对包含该vertex的所有三角形的法线取平均值，并归一化。

有了法线才能进行光照的计算

UV坐标

默认UV坐标都是0，所以我们必须为每个vertex顶点设置UV坐标，UV坐标范围是0到1，所以设置方法如下

上边的代码不会正确的显示结果，这是因为我们应该使用float来计算UV而不是整数除法

我们可以通过设置贴图的tiling属性来达到一些效果

法线贴图

我们可以用法线贴图来给渲染增加更多效果。关于法线贴图的原理和技术请自行学习吧

目前法线贴图的信息是存储在切线空间（切线空间的知识请自行学习），所以我们需要为mesh中的顶点设置切线信息。因为我们目前做出来的是一个平坦的平面，所以切线信息很好设置，平行于平面。

法线贴图在一个平面上的效果，明明是一个平面，但是视觉上却有凹凸起伏的感觉