Анатомия мешей

Меш состоит из треугольников, расположенных в 3D-пространстве так, чтобы создать впечатление замкнутого объекта. Треугольник определяется тремя угловыми точками или вершинами. В классе Mesh, все вершины хранятся в одном массиве и каждый треугольник задается с помощью трех целых чисел, которые соответствуют индексам в массиве вершин. Треугольники, также, собраны в единый массив целых чисел, которые берутся группами по три от начала этого массива, так чтобы элементы 0, 1 и 2 определили первый треугольник, 3, 4 и 5 определили второй, и так далее. Любая вершина может быть повторно использована во многих треугольниках по желанию, но есть причины, когда это может быть нежелательно, что объясняется ниже.

Освещение и нормали

Треугольников достаточно, чтобы определить основную форму объекта, но в большинстве случаев необходима дополнительная информация для отображения сетки. Чтобы объект был правильно затенен при освещении, для каждой вершины должен быть указан вектор нормали. Вектор нормали направлен наружу перпендикулярно поверхности сетки в положении вершины с которой он связан. При расчете затенения, каждая нормаль к вершине сравнивается с направлением падающего света, который также вектор. Если направления этих векторов параллельны, то поверхность получает свет в лоб в этой точке и полная яркость света будет использоваться для затенения. Свет, приходящий точно перпендикулярно вектору нормали не даст освещения поверхности в этой точке. Как правило, свет падает под углом к нормали и поэтому затенение будет где-то между полной яркостью и полной темнотой, в зависимости от угла.

Так как сетка состоит из треугольников, может показаться, что нормали на его углах будут точно перпендикулярны плоскости их треугольника. Однако на самом деле нормали интерполируются между треугольниками с получением среднего значения между соседними углами. Если все три нормали треугольника указывают в одном направлении, то треугольник будет равномерно освещен на всем протяжении. Эффектом того, что разные треугольники равномерно затенены будет то, что края будут очень четкими и отчетливыми. Это именно то, что требуется для модели куба или других объектов с острым краем, но интерполяция нормалей может быть использована для создания плавного затенения, чтобы представить изогнутую поверхность.

Для получения резких ребер, необходимо удвоить вершины в ребре, т.к. оба прилегающих треугольника должны иметь отдельные нормали. Для изогнутых поверхностей вершины смежных треугольников обычно общие, однако нужна некоторая интуиция для определения лучшего направления общей нормали. Нормаль может быть просто средней от нормалей плоскостей окружающих треугольников. Однако для такого объекта как сфера нормаль просто направлена наружу от центра сферы.

Вызывая Mesh.RecalculateNormals, вы можете поручить Unity рассчитать нормали для вас, сделав некоторые предположения о “смысле” геометрии сетки; она предполагает, что вершины общие для нескольких треугольников обозначают гладкую поверхность в то время как удвоенные вершины указывают на четкие края. В большинстве случаев это не плохое приближение, однако RecalculateNormals будет спотыкаться в некоторых ситуациях текстурирования, когда вершины должны быть удвоены, хотя поверхность гладкая.

Текстурирование

В добавление к освещению, модель также обычно использует текстурирование для создания тонких деталей поверхности. Текстура подобна изображению, напечатанному на растягиваемой пленке или резине. Для каждого треугольника сетки, определяется треугольная площадь изображения текстуры и этот треугольник текстуры растягивается и сжимается, чтобы соответствовать треугольнику сетки. Чтобы сделать эту работу, в каждой вершине нужно сохранять координаты точки текстуры, которая ей соответствует. Эти координаты двумерны и масштабированы в диапазон 0..1 (0 означает нижний/левый угол изображения, а 1 верхний/правый). Чтобы избежать путаницы этих координат с декартовыми координатами в 3D-мире, они называются U и V, а не более привычно - X и Y, их обычно так и называют - UV координаты.

Подобно нормалям, текстурные координаты уникальны для каждой вершины и, таким образом, существуют ситуации, когда приходится дублировать вершины для получения различных UV значение вдоль ребра. Очевидный пример, это когда два соседних треугольника используют разделенные части текстуры (например, глаза на текстуре лица). Также, большинство полностью замкнутых объемов потребуют “шов”, где область текстуры заворачивается, и соединяется. Значения UV на одной стороне шва будут отличаться от тех, что на другой стороне.

Смотрите так же

• Страница использования класса Mesh.
• Mesh scripting class reference.