主要參考鏈接：Mesh Deformation, a Unity C# Tutorial（本文為其翻譯版）

unity項(xiàng)目下載鏈接：https://download.csdn.net/download/weixin_43042683/87679832

• 在物體上投射射線(xiàn)并畫(huà)出調(diào)試線(xiàn)。
• 將力轉(zhuǎn)換為頂點(diǎn)的速度。
• 用彈簧和阻尼保持形狀。
• 補(bǔ)償物體變形。

本教程是一個(gè)關(guān)于網(wǎng)格變形的介紹。我們將把一個(gè)網(wǎng)格變成有彈性的質(zhì)量，并對(duì)其進(jìn)行戳穿。它適用于Unity 5.0.1及以上版本。

1. 場(chǎng)景設(shè)置

我們從一個(gè)場(chǎng)景開(kāi)始，這個(gè)場(chǎng)景的中心有一個(gè)單一的立方體球體對(duì)象。

為了得到一個(gè)平滑的變形，球體應(yīng)該包含相當(dāng)數(shù)量的頂點(diǎn)。把球體的網(wǎng)格大小設(shè)置為20，半徑為1。

2. 網(wǎng)格變形器

創(chuàng)建一個(gè)新的MeshDeformer腳本來(lái)處理變形問(wèn)題。就像立方體球體組件一樣，它需要一個(gè)網(wǎng)格過(guò)濾器來(lái)工作。

using UnityEngine;

[RequireComponent(typeof(MeshFilter))]
public class MeshDeformer : MonoBehaviour {
}

將新的組件添加到立方體球體中。

?請(qǐng)注意，我們只需要一個(gè)網(wǎng)格過(guò)濾器。我們并不關(guān)心它是如何得到一個(gè)網(wǎng)格的?，F(xiàn)在我們使用的是程序化的立方體球體，但它可以是任何網(wǎng)格。

2.1 準(zhǔn)備工作

要進(jìn)行變形，我們需要訪問(wèn)網(wǎng)格。一旦我們有了網(wǎng)格，我們就可以提取原始頂點(diǎn)的位置。在變形過(guò)程中，我們還需要跟蹤位移的頂點(diǎn)。

	Mesh deformingMesh;
	Vector3[] originalVertices, displacedVertices;

在Start方法中獲取網(wǎng)格及其頂點(diǎn)，并將原始頂點(diǎn)復(fù)制到位移頂點(diǎn)上。

	void Start () {
		deformingMesh = GetComponent<MeshFilter>().mesh;
		originalVertices = deformingMesh.vertices;
		displacedVertices = new Vector3[originalVertices.Length];
		for (int i = 0; i < originalVertices.Length; i++) {
			displacedVertices[i] = originalVertices[i];
		}
	}

我們使用Start，所以程序性網(wǎng)格可以在Awake中生成，Awake總是被首先調(diào)用的。這種方法依賴(lài)于其他組件在Awake中處理他們的事情，所以它不能保證一定被首先調(diào)用。你也可以調(diào)整腳本的執(zhí)行順序來(lái)強(qiáng)制執(zhí)行誰(shuí)先誰(shuí)后。

2.2 頂點(diǎn)速度

頂點(diǎn)會(huì)隨著網(wǎng)格的變形而移動(dòng)。所以我們也必須存儲(chǔ)每個(gè)頂點(diǎn)的速度。

	Vector3[] vertexVelocities;

	void Start () {
		…
		vertexVelocities = new Vector3[originalVertices.Length];
	}

現(xiàn)在我們有了支持網(wǎng)格變形的基本要素。

3. 網(wǎng)格變形器的輸入

我們需要一些方法來(lái)控制網(wǎng)格的變形方式。我們將使用用戶(hù)的輸入，所以它是互動(dòng)的。每當(dāng)用戶(hù)接觸到我們的物體時(shí)，我們將在該點(diǎn)施加一個(gè)力。

MeshDeformer組件負(fù)責(zé)實(shí)際的變形，但它并不關(guān)心輸入方法。我們應(yīng)該創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的組件來(lái)處理用戶(hù)輸入的問(wèn)題。給它一個(gè)可配置的輸入力。

using UnityEngine;

public class MeshDeformerInput : MonoBehaviour {

	public float force = 10f;
}

把這個(gè)組件附加到攝像機(jī)上是最合理的，因?yàn)樗砹擞脩?hù)的視角。我們不應(yīng)該把它附加到變形網(wǎng)格對(duì)象上，因?yàn)閳?chǎng)景中可能有多個(gè)變形網(wǎng)格。

3.1? 檢測(cè)輸入

只要默認(rèn)的鼠標(biāo)按鈕被按住，我們就會(huì)處理用戶(hù)的輸入。因此，只要有點(diǎn)擊或拖動(dòng)，就認(rèn)為用戶(hù)一直按著方形球。

	void Update () {
		if (Input.GetMouseButton(0)) {
			HandleInput();
		}
	}

現(xiàn)在我們必須弄清楚用戶(hù)的指向。我們通過(guò)從攝像機(jī)向場(chǎng)景中投射一條射線(xiàn)來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。我們將抓取場(chǎng)景中的主攝像機(jī)，并使用它來(lái)將光標(biāo)位置轉(zhuǎn)換為射線(xiàn)。

	void HandleInput () {
		Ray inputRay = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
	}

我們使用物理引擎來(lái)投射射線(xiàn)并存儲(chǔ)它所擊中的信息。如果射線(xiàn)撞到了什么東西，我們可以從被撞到的物體中獲取MeshDeformer組件。

		Ray inputRay = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
		RaycastHit hit;

		if (Physics.Raycast(inputRay, out hit)) {
			MeshDeformer deformer = hit.collider.GetComponent<MeshDeformer>();
		}

Physics.Raycast是如何工作的？
Physics.Raycast是一個(gè)靜態(tài)的方法，用于將射線(xiàn)投射到3D場(chǎng)景中。它有各種不同的變體。最簡(jiǎn)單的版本有一個(gè)射線(xiàn)參數(shù)，并返回它是否擊中了什么。
我們所使用的版本有一個(gè)額外的參數(shù)。它是一個(gè)類(lèi)型為RaycastHit的輸出參數(shù)。這是一個(gè)結(jié)構(gòu)，包含關(guān)于被擊中的東西和接觸點(diǎn)的信息。

3.2?施加力

?如果我們撞到了什么東西，而那個(gè)東西有一個(gè)MeshDeformer組件，那么我們就可以對(duì)那個(gè)東西進(jìn)行變形！所以請(qǐng)繼續(xù)在接觸點(diǎn)添加一個(gè)變形力。

			MeshDeformer deformer = hit.collider.GetComponent<MeshDeformer>();
			if (deformer) {
				Vector3 point = hit.point;
				deformer.AddDeformingForce(point, force);
			}

當(dāng)然這要假設(shè)我們的MeshDeformer組件有一個(gè)AddDeformingForce方法。所以要添加這個(gè)方法。不過(guò)，我們先不要做任何變形。首先，從主攝像機(jī)到該點(diǎn)畫(huà)一條調(diào)試線(xiàn)，以使射線(xiàn)可視化。

	public void AddDeformingForce (Vector3 point, float force) {
		Debug.DrawLine(Camera.main.transform.position, point);
	}

我在哪里可以看到調(diào)試線(xiàn)？
它顯示在場(chǎng)景視圖中，所以在游戲模式下，你必須保持游戲視圖和場(chǎng)景視圖都是可見(jiàn)的。?

3.3 力量偏移

我們?cè)噲D喚起的體驗(yàn)是，網(wǎng)格被用戶(hù)捅破了，凹陷了。這就要求靠近接觸點(diǎn)的頂點(diǎn)被推到表面。然而，這個(gè)變形力并沒(méi)有一個(gè)固有的方向。它將在所有方向上平等地施加。這將導(dǎo)致平面上的頂點(diǎn)被推開(kāi)，而不是被推入。

我們可以通過(guò)把力點(diǎn)從曲面上拉開(kāi)來(lái)增加一個(gè)方向。一個(gè)輕微的偏移已經(jīng)保證了頂點(diǎn)總是被推入曲面。接觸點(diǎn)的法線(xiàn)可以作為偏移方向。?

	public float forceOffset = 0.1f;

	void HandleInput () {
		Ray inputRay = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
		RaycastHit hit;

		if (Physics.Raycast(inputRay, out hit)) {
			MeshDeformer deformer = hit.collider.GetComponent<MeshDeformer>();
			if (deformer) {
				Vector3 point = hit.point;
				point += hit.normal * forceOffset;
				deformer.AddDeformingForce(point, force);
			}
		}
	}

4.?基本變形

現(xiàn)在是時(shí)候做一些真正的位移了。MeshDeformer.AddDeformingForce必須循環(huán)瀏覽所有當(dāng)前位移的頂點(diǎn)，并對(duì)每個(gè)頂點(diǎn)單獨(dú)施加變形力。

	public void AddDeformingForce (Vector3 point, float force) {
		for (int i = 0; i < displacedVertices.Length; i++) {
			AddForceToVertex(i, point, force);
		}
	}

	void AddForceToVertex (int i, Vector3 point, float force) {
	}

4.1 將力轉(zhuǎn)換為速度

網(wǎng)格之所以變形，是因?yàn)槊總€(gè)頂點(diǎn)都受到了力的作用。當(dāng)頂點(diǎn)被推動(dòng)時(shí)，它們會(huì)獲得一個(gè)速度。隨著時(shí)間的推移，這些頂點(diǎn)都會(huì)改變它們的位置。如果所有頂點(diǎn)都經(jīng)歷完全相同的力，整個(gè)物體就會(huì)移動(dòng)而不改變其形狀。

想想看，一個(gè)大爆炸。如果你在地面上，你就會(huì)死。如果你在附近，你會(huì)被擊倒。如果你在遠(yuǎn)處，就沒(méi)有問(wèn)題。力量隨著距離的增加而減弱。結(jié)合方向上的差異，這種衰減是造成我們物體變形的原因。

所以我們需要知道每個(gè)頂點(diǎn)的變形力的方向和距離。兩者都可以從一個(gè)從力點(diǎn)指向頂點(diǎn)位置的矢量中得到。

	void AddForceToVertex (int i, Vector3 point, float force) {
		Vector3 pointToVertex = displacedVertices[i] - point;
	}

現(xiàn)在可以用反平方定律找到衰減的力。只要用原力除以距離的平方就可以了,?。實(shí)際上，我除以1加上距離的平方，。這就保證了當(dāng)距離為零時(shí)，力是全開(kāi)的。否則，當(dāng)距離為1時(shí)，力就會(huì)處于全盛狀態(tài)，而當(dāng)你越接近該點(diǎn)時(shí)，它就會(huì)向無(wú)窮遠(yuǎn)處射去。

        Vector3 pointToVertex = displacedVertices[i] - point;
		float attenuatedForce = force / (1f + pointToVertex.sqrMagnitude);

現(xiàn)在我們有了我們的力，我們可以把它轉(zhuǎn)換為速度Δ。實(shí)際上，這個(gè)力首先通過(guò)以下方式轉(zhuǎn)換為一個(gè)加速度a=F/m? 那么速度的變化可以通過(guò)以下方式找到Δv=aΔt，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們將忽略質(zhì)量，就像每個(gè)頂點(diǎn)都是一個(gè)一樣。因此，我們最終會(huì)得到Δv=FΔt。

		Vector3 pointToVertex = displacedVertices[i] - point;
		float attenuatedForce = force / (1f + pointToVertex.sqrMagnitude);
		float velocity = attenuatedForce * Time.deltaTime;

在這一點(diǎn)上，我們有一個(gè)速度Δ，但還沒(méi)有一個(gè)方向。我們通過(guò)對(duì)開(kāi)始時(shí)的矢量進(jìn)行歸一化來(lái)找到它。然后我們可以把結(jié)果加到頂點(diǎn)速度上。

		Vector3 pointToVertex = displacedVertices[i] - point;
		float attenuatedForce = force / (1f + pointToVertex.sqrMagnitude);
		float velocity = attenuatedForce * Time.deltaTime;
		vertexVelocities[i] += pointToVertex.normalized * velocity;

4.2 移動(dòng)頂點(diǎn)

現(xiàn)在，頂點(diǎn)有了速度，我們可以移動(dòng)它們。添加一個(gè)更新方法來(lái)處理每個(gè)頂點(diǎn)。之后，將位移頂點(diǎn)分配給網(wǎng)格，使其實(shí)際發(fā)生變化。因?yàn)榫W(wǎng)格的形狀不再是恒定的，我們也必須重新計(jì)算它的法線(xiàn)。

	void Update () {
		for (int i = 0; i < displacedVertices.Length; i++) {
			UpdateVertex(i);
		}
		deformingMesh.vertices = displacedVertices;
		deformingMesh.RecalculateNormals();
	}

更新一個(gè)頂點(diǎn)是一個(gè)調(diào)整其位置的問(wèn)題，通過(guò)Δp=vΔt。

	void UpdateVertex (int i) {
		Vector3 velocity = vertexVelocities[i];
		displacedVertices[i] += velocity * Time.deltaTime;
	}

頂點(diǎn)是否一直在更新？
是的，每次更新時(shí)，所有頂點(diǎn)都會(huì)被移位，分配給網(wǎng)格，法線(xiàn)也會(huì)重新計(jì)算。即使在沒(méi)有施加任何力的情況下。如果用戶(hù)沒(méi)有對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行變形，那么可以認(rèn)為是在浪費(fèi)時(shí)間。所以只有在需要不斷地使網(wǎng)格變形的時(shí)候才使用這個(gè)功能。

?5. 保持體形

現(xiàn)在，只要我們對(duì)它們施加一些力，頂點(diǎn)就開(kāi)始移動(dòng)。但它們不會(huì)停止。它們繼續(xù)移動(dòng)，物體的原始形狀就會(huì)消失。現(xiàn)在讓我們使物體反彈到它的原始形狀。

真實(shí)的物體是固體，在變形時(shí)被壓縮和拉伸。它們能抵抗這種變形。一旦不受干擾，它們也能恢復(fù)到原來(lái)的形狀。

我們沒(méi)有一個(gè)真正的體積，只是一個(gè)描述表面的頂點(diǎn)集合。我們不能用它來(lái)進(jìn)行現(xiàn)實(shí)的物理模擬。但這并不是一個(gè)問(wèn)題。我們真正需要的是看起來(lái)可信的東西。

5.1?彈簧

我們同時(shí)跟蹤每個(gè)頂點(diǎn)的原始位置和變形位置。想象一下，我們?cè)诿總€(gè)頂點(diǎn)的兩個(gè)位置之間附加彈簧。每當(dāng)變形頂點(diǎn)遠(yuǎn)離原始頂點(diǎn)時(shí)，彈簧會(huì)把它拉回來(lái)。變形頂點(diǎn)離得越遠(yuǎn)，彈簧的拉力就越大.

我們可以直接使用位移矢量作為速度調(diào)整，乘以一個(gè)可配置的彈簧力。這很簡(jiǎn)單，看起來(lái)也很不錯(cuò)。我們?cè)诿看胃马旤c(diǎn)的時(shí)候都會(huì)這樣做。

	public float springForce = 20f;
	
	void UpdateVertex (int i) {
		Vector3 velocity = vertexVelocities[i];
		Vector3 displacement = displacedVertices[i] - originalVertices[i];
		velocity -= displacement * springForce * Time.deltaTime;
		vertexVelocities[i] = velocity;
		displacedVertices[i] += velocity * Time.deltaTime;
	}

5.2 衰減

我們的頂點(diǎn)現(xiàn)在可以抵抗變形并跳回原來(lái)的位置。但它們會(huì)過(guò)沖，一直無(wú)休止地跳動(dòng)。發(fā)生這種情況是因?yàn)閺椈稍陧旤c(diǎn)自我修正時(shí)不斷拉動(dòng)，增加了它的速度。只有在它向后移動(dòng)太遠(yuǎn)之后才會(huì)減慢速度。

我們可以通過(guò)不斷減緩頂點(diǎn)的速度來(lái)防止這種永恒的振蕩。這種阻尼效應(yīng)可以替代阻力、慣性等等。它是一個(gè)簡(jiǎn)單的因素，隨著時(shí)間的推移，速度會(huì)降低，。

阻尼越高，物體的彈性就越小，反應(yīng)也就越遲鈍。

	public float damping = 5f;
	
	void UpdateVertex (int i) {
		Vector3 velocity = vertexVelocities[i];
		Vector3 displacement = displacedVertices[i] - originalVertices[i];
		velocity -= displacement * springForce * Time.deltaTime;
		velocity *= 1f - damping * Time.deltaTime;
		vertexVelocities[i] = velocity;
		displacedVertices[i] += velocity * Time.deltaTime;
	}

6. 處理轉(zhuǎn)換

我們的網(wǎng)格變形現(xiàn)在是完全有效的，除了當(dāng)我們變換物體時(shí)。我們所有的計(jì)算都是在局部空間進(jìn)行的。繼續(xù)前進(jìn)，移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)我們的球體。你會(huì)看到變形力將被錯(cuò)誤地應(yīng)用。

我們必須對(duì)物體的變換進(jìn)行補(bǔ)償。我們通過(guò)將變形力的位置從世界空間轉(zhuǎn)換到本地空間來(lái)做到這一點(diǎn)。

	public void AddDeformingForce (Vector3 point, float force) {
		point = transform.InverseTransformPoint(point);
		for (int i = 0; i < displacedVertices.Length; i++) {
			AddForceToVertex(i, point, force);
		}
	}

6.1 調(diào)整比例

現(xiàn)在，力被施加在正確的地方，但其他的東西仍然是錯(cuò)誤的。將球體均勻地向上或向下縮放。你會(huì)注意到，變形的比例是相同的。這是不正確的。小物體和大物體應(yīng)該受到相同的物理學(xué)影響。

?我們必須對(duì)我們的物體的比例進(jìn)行補(bǔ)償。首先，我們需要知道它的統(tǒng)一尺度。我們可以通過(guò)檢查變換的一個(gè)局部比例軸來(lái)找到它。每次更新都要這樣做，這樣我們就可以在某種程度上處理動(dòng)態(tài)改變比例的對(duì)象。

	float uniformScale = 1f;
	
	void Update () {
		uniformScale = transform.localScale.x;
		…
	}

非均勻比例怎么辦？
你可以使用一個(gè)三維矢量，而不是一個(gè)單一的刻度值。然后分別調(diào)整每個(gè)維度。但實(shí)際上，你并不想處理非均勻比例的問(wèn)題。

現(xiàn)在固定AddForceToVertex，將pointToVertex向量按統(tǒng)一比例縮放。這可以確保我們使用正確的距離。

	void AddForceToVertex (int i, Vector3 point, float force) {
		Vector3 pointToVertex = displacedVertices[i] - point;
		pointToVertex *= uniformScale;
		float attenuatedForce = force / (1f + pointToVertex.sqrMagnitude);
		float velocity = attenuatedForce * Time.deltaTime;
		vertexVelocities[i] += pointToVertex.normalized * velocity;
	}

?在UpdateVertex中對(duì)位移做同樣的處理?，F(xiàn)在我們的速度是正確的。

	void UpdateVertex (int i) {
		Vector3 velocity = vertexVelocities[i];
		Vector3 displacement = displacedVertices[i] - originalVertices[i];
		displacement *= uniformScale;
		velocity -= displacement * springForce * Time.deltaTime;
		velocity *= 1f - damping * Time.deltaTime;
		vertexVelocities[i] = velocity;
		displacedVertices[i] += velocity * Time.deltaTime;
	}

然而，對(duì)于一個(gè)沒(méi)有被縮放的物體，我們的速度現(xiàn)在是正確的。由于我們的對(duì)象實(shí)際上是按比例的，我們也必須調(diào)整頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。這一次我們必須用除法而不是用乘法。

		displacedVertices[i] += velocity * (Time.deltaTime / uniformScale);

就這樣，你擁有了它。一個(gè)可以在任何位置、旋轉(zhuǎn)和統(tǒng)一比例下工作的變形網(wǎng)格。請(qǐng)記住，這是一個(gè)簡(jiǎn)單和相對(duì)便宜的視覺(jué)效果。它不是一個(gè)軟體物理模擬。物體的碰撞器并沒(méi)有改變，所以物理引擎并不知道物體的感知形狀。?文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-500235.html

到了這里，關(guān)于Unity——網(wǎng)格變形（制作一個(gè)壓力球）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！