unity通过Mesh网格绘制图形(三角形、正方体、圆柱)

一、介绍

Mesh类：通过脚本创建或是获取网格的类，网格包含多个顶点和三角形数组。顶点信息包含坐标和所在面的法线。

unity中3D的世界的所有图形全部都是由三角形构成的。
比如unity已经装配好的几种图形我们可以看一下：

我们可以在unity中通过Mesh类来绘制图形。
所以在我们绘制其它图形之前，首先完成一个小目标，画一个三角形。

二、绘制三角形

首先做准备工作：

1.在场景中创建一个空物体，并挂载MeshRenderer和MeshFilter组件。//我们先不考虑碰撞器的问题，所以不添加collider
2.创建一个默认材质，拖入MeshRenderer组件中，为可视化做准备。
3.创建一个脚本，挂载在空物体上。然后开始编辑代码

using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class test : MonoBehaviour
{
 // 网格渲染器
 MeshRenderer meshRenderer;
 // 网格过滤器
 MeshFilter meshFilter;

 // 用来存放顶点数据
 List<Vector3> verts;        // 顶点列表
 List<int> indices;          // 序号列表

 private void Start()
 {
  verts = new List<Vector3>();
  indices = new List<int>();
  meshRenderer = GetComponent<MeshRenderer>();
  meshFilter = GetComponent<MeshFilter>();
  Generate();
 }

 public void Generate()
 {
  // 把顶点和序号数据填写在列表里
  AddMeshData1();//三角形
  // 用列表数据创建网格Mesh对象
  Mesh mesh = new Mesh();
  mesh.SetVertices(verts);
  //mesh.vertices = verts.ToArray();
  mesh.SetIndices(indices, MeshTopology.Triangles, 0);
  //mesh.triangles = indices.ToArray();
  // 自动计算法线
  mesh.RecalculateNormals();
  // 自动计算物体的整体边界
  mesh.RecalculateBounds();
  // 将mesh对象赋值给网格过滤器，就完成了
  meshFilter.mesh = mesh;
 }
 // 填写顶点和序号列表
 void AddMeshData1()
 {
  verts.Add(new Vector3(0, 0, 0));
  verts.Add(new Vector3(0, 0, 1));
  verts.Add(new Vector3(1, 0, 1));
  indices.Add(0); indices.Add(1); indices.Add(2);
 }
}

运行后是这个样子的：

然后来解读一下代码：
准备了一个List<Vector3> verts来存放三角形的各个顶点坐标
准备了一个List<int> indices来存放读取的顶点坐标的顺序
获取了空物体的MeshRenderer和MeshFilter。

注意：

MeshFilter： 网格过滤器
作用：指定mesh（物体的几何形状）
MeshRenderer: 网格渲染器
网格渲染器从网格过滤器中获得几何体的形状然后进行渲染。
即：Mesh是网格，MeshFilter是从网格中获取图形的组件，MeshRenderer是渲染从MeshFilter获取到的图形的组件。

然后为List<int> indices增加了三个点,(0,0,0),(0,0,1),(1,0,1),并且就是按照这个顺序读取

mesh.SetVertices(verts);
//mesh.vertices = verts.ToArray();

使用这两种方法任选其一为mesh添加顶点

mesh.SetIndices(indices, MeshTopology.Triangles, 0);
//mesh.triangles = indices.ToArray();

使用这两种方法任选其一为mesh添加三角形的顶点顺序

// 自动计算法线
mesh.RecalculateNormals();
// 自动计算物体的整体边界
mesh.RecalculateBounds();
// 将mesh对象赋值给网格过滤器，就完成了
meshFilter.mesh = mesh;

这里注意一点，三角形会在三个顶点分别生成法线垂直于平面，法线的朝向遵循左手定则
即，一个三角形面有三条法线。所以这个三角形是朝上的，摄像头从上而下就能看到此三角形。如果将摄像头放在三角形的下方朝上看，那么就会看不到此三角形。

自下而上去看，并不能看到三角形。

三、绘制正方体

正方体有6个面，一共12个三角形组成，这边我们偷个懒，只拼装三个面。
那么就需要7个顶点，6个三角形。

注意遵循左手定则，则我们需要添加的六个三角形是：
012 023 145 152 253 356

void AddMeshData2()
 {
  verts.Add(new Vector3(0, 0, 0));
  verts.Add(new Vector3(0, 1, 0));
  verts.Add(new Vector3(1, 1, 0));
  verts.Add(new Vector3(1, 0, 0));
  verts.Add(new Vector3(0, 1, 1));
  verts.Add(new Vector3(1, 1, 1));
  verts.Add(new Vector3(1, 0, 1));

  indices.Add(0); indices.Add(1); indices.Add(2); indices.Add(0); indices.Add(2); indices.Add(3);
  indices.Add(1); indices.Add(4); indices.Add(5); indices.Add(1); indices.Add(5); indices.Add(2);
  indices.Add(2); indices.Add(5); indices.Add(3); indices.Add(3); indices.Add(5); indices.Add(6);
 }

绘制出来是这样的：

将线框关闭，我们发现三个面就好像融合在一起了一样：

我们知道，unity是根据面(三角形的三个顶点)的法线的方向的不同，来判断面的朝向，而在上面的示例中，2号点，既在0123平面上，也在2563平面上，也在1254平面上，而它并没有三根法线（这里其实是四个三角形共享2号点，有四个法线，但是不知道同面的两根法线是否都参与mesh.RecalculateNormals()中的计算导致法线平均值向左方向偏移，等大佬指正）。

所以在调用mesh.RecalculateNormals();unity会自动将这三个法线计算，最终得出一个平均值，作为最后的法线。当然1，3，5三个点也是因为是交界处也会计算法线的平均值。最后渲染出像是都处在同一个平面的效果。

解决的办法也很简单，就是将重合的点不共用，拆开来进行计算
即添加12个点，6个三角形分别是：
012 023 456 467 8910 81011

void AddMeshData4()
 {
  verts.Add(new Vector3(0, 0, 0));//0
  verts.Add(new Vector3(0, 1, 0));//1
  verts.Add(new Vector3(1, 1, 0));//2
  verts.Add(new Vector3(1, 0, 0));//3

  verts.Add(new Vector3(0, 1, 0));//4
  verts.Add(new Vector3(0, 1, 1));//5
  verts.Add(new Vector3(1, 1, 1));//6
  verts.Add(new Vector3(1, 1, 0));//7

  verts.Add(new Vector3(1, 0, 0));//8
  verts.Add(new Vector3(1, 1, 0));//9
  verts.Add(new Vector3(1, 1, 1));//10
  verts.Add(new Vector3(1, 0, 1));//11

  indices.Add(0); indices.Add(1); indices.Add(2); indices.Add(0); indices.Add(2); indices.Add(3);
  indices.Add(4); indices.Add(5); indices.Add(6); indices.Add(4); indices.Add(6); indices.Add(7);
  indices.Add(8); indices.Add(9); indices.Add(10); indices.Add(8); indices.Add(10); indices.Add(11);
 }

这样产生的就是棱角分明的正方体了（背面空空）

四、绘制圆柱体

首先看一下成品的效果

其实就是用两个圆形面加上侧面的一些拼接成的矩形构成

注意点：

1.侧面和上下圆形不共享使用顶点，而侧面各个三角形需要共享使用顶点。原因是法线的朝向问题，正方形那里讲的很清楚了。
2.我这里用Mathf.Sin方法和Mathf.Cos方法来计算圆形面上各个顶点的坐标，方法参数是弧度。

 void AddMeshData7(int n)//n为圆形包含三角形的数量
 {
  int a = 360 / n;
  verts.Add(new Vector3(0, 0, 0));
  for (int i = 0; i < n; i++) //上面
  {
   verts.Add(new Vector3(Mathf.Sin(a * Mathf.Deg2Rad), 0, Mathf.Cos(a * Mathf.Deg2Rad)));
   a += 360 / n;
  }
  verts.Add(new Vector3(0, -2, 0));
  for (int i = 1; i < n + 1; i++) //下面
  {
   verts.Add(verts[i] + new Vector3(0, -2, 0));
  }
  Debug.Log("verts.Count: " + verts.Count);
  for (int i = 0; i < n; i++) //绘制上面
  {
   indices.Add(0);
   indices.Add(i + 1);
   if (i + 1 >= n)
   {
    indices.Add(1);
   }
   else
   {
    indices.Add(i + 2);
   }
  }

  for (int i = n + 1; i < 2 * n + 1; i++) //绘制下面
  {
   Debug.Log("i " + i);
   indices.Add(n + 1);
   if (i + 2 >= 2 * n + 2)
   {
    indices.Add(n + 2);
   }
   else
   {
    indices.Add(i + 2);
   }
   indices.Add(i + 1);
  }

  int oldcount = verts.Count;
  Debug.Log(oldcount);
  for (int i = 0; i < oldcount; i++)
  {
   verts.Add(verts[i]);
  }

  for (int i = oldcount + 1; i <= oldcount + n; i++) //绘制侧面
  {
   indices.Add(i);
   indices.Add(i + n + 1);
   if (i + 1 >= n + oldcount)
   {
    indices.Add(oldcount + 1);
   }
   else
   {
    indices.Add(i + 1);
    Debug.Log(verts[i + 1]);
   }
   indices.Add(i + n + 1);
   if (i + n + 2 > 2 * n + 1 + oldcount)
   {
    indices.Add(oldcount + n + 2);
    indices.Add(oldcount + 1);
   }
   else
   {
    indices.Add(i + n + 2);
    indices.Add(i + 1);
   }
  }
 }

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