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1 場景搭建函數 2 Mesh調節器性能 2.1 準備測試 2.2 頂點速度flex 3 Mesh 調節器的輸入url 3.1 輸入檢測spa 3.2 施加力.net 3.3 力偏移翻譯 4 最基礎的變形3d 4.1 將力轉換爲速度 4.2 移動頂點 5 保持形狀 5.1 彈簧 5.2 阻尼 6 處理變換 6.1 調整縮放 |
本章內容重點
向對象投射射線並繪製調試線。
將力轉換爲頂點速度。
用彈簧和阻尼保持形狀。
補償對象轉換。
這篇教程的主要內容是介紹一下網格變形。把網格變成一個彈力球，而後戳它。
本教程是CatLikeCoding系列的一部分，原文地址見文章底部。「原創」標識意爲原創翻譯而非原創教程。
這篇教程是基於上一篇 立方體球 的。它複用了同一個網格，並在此基礎上作增長更多的測試模型。本示例適用於Unity5.0.1及以上版本。
（施加了一些按壓操做）
1 場景搭建
咱們會從一個以單個立方體球體爲中心的場景開始。你既能夠從頭開始，也能夠複用上一章 立方體球 的場景，而後刪除全部多餘的東西。
爲了得到平滑的變形效果，球體應該包含至關數量的頂點。我把球體的網格大小設爲20，半徑設爲1。
（從一個規則的立方體球開始）
2 Mesh調節器
建立一個新的MeshDeformer腳原本處理變形。就像立方體球面組件同樣，它須要一個mesh filter組件來處理。
（添加完組件以後的展現）
這裏須要注意，和前面的章節不一樣，這裏咱們只須要mesh filter。這裏咱們不在意它是如何獲得網格數據的。而如今正在使用咱們的程序生成的 立方體球，但其實它能夠是任何網格。
2.1 準備
要進行任何的變形，咱們都須要訪問Mesh。一旦咱們有了Mesh，就能夠提取到原始的頂點位置。除此以外，還必須跟蹤變形過程當中的位移點。
在Start方法中對網格及其頂點進行賦值，並將原始頂點複製到移位點。
之因此要使用Start，是由於咱們須要在Awake時生成過程網格，由於Awake老是在Start前被調用。這種方法依賴於其餘組件在Awake時處理好他們自身的東西，Awake自己的前後順序並不能保證，因此你其實能夠在Unity的設置裏本身調節腳本執行順序，以強制執行第一和最後的腳本。
2.2 頂點速度
當網格變形是由頂點移動形成的。因此咱們還必須存儲每一個頂點的速度。
這樣咱們就有了支持網格變形的基本成分了。
3 Mesh 調節器的輸入
咱們須要一些手段來控制mesh如何變形，這裏就要用到用戶輸入，也就是交互。無論何時用戶觸碰了物體，都會給這個點施加一個力。
MeshDeformer 類會處理實際的變形邏輯，可是它並不關心輸入。咱們須要建立另一個單獨的類來處理用戶輸入。給這個組件配置一個能夠自定義輸入的力變量。
把這個組件附加到相機上，由於它表明了用戶的視角關注點。綁在其餘物體上也行，但不該該綁定到須要變形的網格對象上，由於場景中可能有不少網格對象。
（把 mesh deformer input組件綁定在攝像機上）
3.1 輸入檢測
當按住鼠標按鈕時，咱們就須要處理用戶的輸入。並根據後續的操做，能夠獲得點擊或拖動操做。
拿到鼠標事件以後，還須要找出用戶的指向位置。能夠經過把鏡頭中的光線投射到場景中來實現這一點。經過抓取場景的主攝像機，並使用它將光標位置轉換爲光線。
使用物理引擎來投射射線並存儲關於它碰撞信息。若是光線與某物發生接觸，就能夠從被擊中的對象中檢索 MeshDeformer 組件。
Physics.Raycast 是如何工做的？
這是一個靜態的方法，用來把射線投影到3D的場景裏。它有不少個變體方法，最簡單的一個就是傳遞一個ray參數，而後返回是否擊中了對象。
咱們使用的版本有一個附加參數。它是RaycastHit類型的輸出參數。裏面包含被擊中的信息和接觸點的結構。
3.2 施加力
若是咱們擊中了一個物體，而且該某物有一個 MeshDeformer 組件的話，就可使它變形了！所以，如今須要在接觸點增長變形的力。
固然，這段代碼調用了 MeshDeformer 組件有AddDeformingForce方法。因此須要在相應的組件裏添加這個方法。
不過，咱們暫時不作任何變形。而是畫一條調試線從主攝像機到點，以便以可視化的力的狀況。
3.3 力偏移
咱們想要實現的效果是網格被用戶按壓和凹陷。
這就須要將接觸點附近的全部頂點推動表面裏。然而，變形的力並無指定內在的方向。它會平等地應用於各個方向。這將會致使平面上的頂點被向周圍推開，而不是向內推。
經過將力點從表面拉出，咱們能夠增長一個方向。一個輕微的偏移就能夠保證頂點老是被推入表面。而接觸點處的法線正好能夠做爲偏移方向。
（不一樣力的方向產生的偏移效果）
4 最基礎的變形
如今能夠開始作一些變形效果了。MeshDeformer .AddDeformingForce 必需要循環遍歷全部當前移位的頂點，並將變形力分別應用到每一個頂點才能夠。
4.1 將力轉換爲速度
一個力被施加到網格的每一個頂點以後，網格就會變形。當頂點被推入的時候，它們須要得到一個速度。隨着時間的推移，頂點就會改變它們的位置。若是全部頂點都經歷徹底相同的力的話，整個物體就會移動而不改變其形狀了。
想象一個爆炸。若是你在邊上，就必死無疑。但若是你離的遠些，可能會被氣浪撞倒。而當你在很遠的地方的時候就幾乎受到影響。
也就是說，力是會隨着距離的推移而減弱的。結合方位的差別，就會產生方向上的衰減，這也是形成物體變形的原理。
因此咱們須要知道每一個頂點變形力的方向和距離，而二者均可以從力點指向頂點位置的矢量導出。
能夠用逆平方定律找到衰減力，只需將力除以距離平方便可。
地址：https://en.wikipedia.org/wiki/Inverse-square_law
而實際上，我除以1加上距離平方。
這能夠確保當距離爲零的時候，力處於全力狀態。不然，力就會在距離1的地方達到最大的強度，而且越靠近點，它就會朝無窮遠的方向飛去。
（紅色是改良後的力衰減）
如今咱們有了力，而後能夠把它轉換成速度。實際上，力首先轉化爲加速度。
而後加速度會改變速度。
爲了計算簡單，咱們將忽略質量，就好像它是均勻分佈的，每一個頂點的都同樣。因此最後的速度變化是：
在該點上，咱們已經有了一個速度了，但尚未方向。這能夠經過規範最開始使用的法線向量來獲得。而後咱們能夠把結果加到頂點速度上。
4.2 移動頂點
頂點有速度以後，咱們就能夠移動它們了。添加一個更新方法來處理每一個頂點的位置。而後，將位移頂點分配給網格，使其實際發生變化。由於網格的形狀再也不是恆定的，咱們也必須從新計算它的法線。
更新頂點是調整其位置能夠經過：
這些頂點會一直更新下去嗎？
是的，每一個update 全部的頂點都被移位，而後分配給網格，而後法線被從新計算。即便沒有施加力，由於這個函數就是每幀執行的。可是若是用戶沒有讓網格變形，這個方法能夠被認爲是浪費性能。所以，只有當網格處於不斷變形的時候，再使用這個方法。
（累計的速度）
5 保持形狀
一旦咱們對頂點施加了一些力，他們就會開始移動，但他們並不會停下來。若是它們不停地移動的話，物體的原始形狀就會消失。如今咱們來讓物體進行回彈以恢復到原來的形狀。
真實的固態物體，在變形的過程當中會被壓縮和拉伸，可是它們自身能抵抗這種變形。一旦不受干擾，就能夠恢復到原來的形狀。
而咱們並無真正的體積，只是一個描述表面的頂點集合而已。因此咱們不能用它來進行真實的物理模擬。但這並非問題，咱們真正須要的是看上去像就能夠了。
5.1 彈簧
在前面，咱們已經能跟蹤到每一個頂點的原始和變形位置。假設咱們在每一個頂點的兩個版本之間附加一個彈簧。每當變形的頂點被移離原始頂點時，彈簧就會把它拉回來。變形頂點越遠，彈簧的拉力就越大。
（偏移的頂點被拉回）
咱們能夠直接利用位移矢量做爲速度調整，乘以一個可配置的彈簧力。簡單，而且聽上去也不錯。
（變形後反彈）
5.2 阻尼
頂點如今抵抗變形，跳回原來的位置了。可是他們跳得太快了，並且不停地彈。這是由於彈簧力一直在拉它，而頂點卻在自我校訂，從而提升了它的速度。並且它只有在向後移動很遠後纔會減速。
這裏能夠經過不斷地減緩頂點的速度來防止這種永恆的振盪。這種阻尼效應能夠替代電阻、阻力、慣性等。是一個簡單的因素，它會隨着時間的推移而下降速度。
阻尼越高，物體的彈性就越小，表現的速度也就越慢。
（恢復到它先前的形狀）
6 處理變換
網格變形的功能如今是完整的了。可是若是咱們要對物體的transform進行變換的話，還須要一些些處理。如今全部的計算都是在局部空間進行的。移動或旋轉咱們的球體。你會發現變形力會被不正確地施加。
咱們必須補償物體的transformation。經過將變形力的位置從世界空間轉換到局部空間來實現這一點。
（正確的位置，可是不一樣的縮放）
6.1 調整縮放
力如今被施加在正確的位置，可是其餘的地方仍然是錯誤的。向上或向下均勻地縮放球體。你會注意到變形鱗片的數量是同樣的。但這是不對的。小的和大的物體應該受到一樣的物理的影響纔對。
因此過程當中就必須補償對象的縮放。首先，咱們須要知道它的統一縮放值。這能夠經過檢查一個transform的local scale軸來找到。並且每次更新都要這麼作，這樣咱們就能夠在某種程度上處理那些動態改變其規模的對象了。
若是不統一的縮放該怎麼辦？
你能夠用一個3D向量代替一個單一的值。而後分別調整每一個維度的補償。但實際上，你不會想處理不均勻的尺度。
如今修正 AddForceToVertex ，方法是經過統一標度縮放點 pointToVertex 。這確保了咱們使用正確的距離。
對Update頂點中的位移也作一樣的操做。如今咱們的速度是正確的。
對於一個沒有縮放的物體，咱們的速度如今是正確的。但因爲咱們的對象其實是縮放的，咱們也必須調整頂點的運動。這一次咱們須要除以它，而不是乘。
（不一樣的縮放值，相同的物理表現）
如今全部工做都完成了。在任意位置、旋轉和均勻比例上都能正常展現的變形網格。請記住，這是一個簡單和相對廉價的視覺效果。這並非一個軟體物理模擬。物體的碰撞也不會改變，因此物理引擎仍是不知道物體的形狀的。
本文翻譯自 Jasper Flick的系列教程
原文地址：
https://catlikecoding.com/unity/tutorials
本文分享自微信公衆號 - 壹種念頭（OneDay1Idea）。
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