【Unity】程序创建Mesh(二)MeshRenderer、光照、Probes探针、UV信息、法线信息
文章目录
- 接上文
- MeshRenderer(网格渲染器)
- Materials(材质)
- Material和Mesh对应
- Lighting光照
- Lightmapping
- 材质中的光照
- 光源类型
- 阴影
- 全局光照
- Probes(探针)
- Ray Tracing(光线追踪)
- Additional Settings
- UV信息
- 法线信息
- 最后
接上文
前面一篇文章【Unity】程序创建Mesh(一)Mesh网格、代码创建模型、顶点信息、三角形信息、MeshFilter、MeshRenderer讲了一部分使用代码创建网格的内容,这一节针对渲染相关的内容再做详解。
MeshRenderer(网格渲染器)
MeshRenderer是Unity中的一个组件,属于UnityEngine命名空间下的一个类,它继承自Renderer类。MeshRenderer的主要作用是渲染由MeshFilter或TextMesh插入的网格。它根据物体的Transform组件的定义位置,从网格过滤器(Mesh Filter)获取几何形状,并在该位置进行渲染。
MeshRenderer还有一些重要的属性,例如Cast Shadows(投射阴影),当这个属性被启用时,如果场景中有创建光照阴影的光源,MeshRenderer将会使对应的Mesh产生阴影。下面简单说明一下MeshRenderer的各项属性。
Materials(材质)
Materials是MeshRenderer中最重要的属性,它控制了网格的材质表现。通过修改MeshRenderer的Materials属性,我们可以改变物体的外观,如颜色、纹理、光照反应等。
具体来说,MeshRenderer的Materials属性是一个Material数组,这意味着一个MeshRenderer可以拥有多个材质。每个材质可以独立地应用到网格的不同部分,从而实现复杂的视觉效果。例如,一个游戏角色的身体部分可能使用一种材质,而武器或服装则使用另一种材质。
在Unity的编辑器中,你可以通过MeshRenderer组件的Inspector窗口来查看和编辑Materials属性。你可以添加、删除或重新排序材质,还可以为每个材质设置不同的Shader和纹理。
在代码中,你也可以通过脚本来操作MeshRenderer的Materials属性。例如,你可以创建一个新的Material,并将其添加到MeshRenderer的Materials数组中,或者修改现有材质的属性来改变物体的外观。
需要注意的是,当你修改MeshRenderer的Materials属性时,你是在修改该MeshRenderer的本地材质副本。如果你希望多个MeshRenderer共享相同的材质,你应该使用Material的实例化(Instance)而不是复制(Clone)。这样,当你修改共享材质的属性时,所有使用该材质的MeshRenderer都会受到影响。
此外,MeshRenderer的Materials属性与MeshFilter的mesh属性是相辅相成的。MeshFilter定义了物体的形状和结构,而MeshRenderer则通过Materials属性定义了这些形状和结构如何被渲染和表现出来。通过合理使用这两个组件,你可以创建出丰富多样的游戏世界和角色。
Material和Mesh对应
在Unity中,当你为MeshRenderer组件分配多个材质时,你需要确保这些材质与你的Mesh的子网格(Submeshes)正确对应。Mesh可以由多个子网格组成,每个子网格可以独立地应用一个材质。
为了将多个材质与Mesh的子网格对应起来,你需要按照以下步骤操作:
- 创建子网格:在你的Mesh中,使用SetTriangles方法为不同的部分设置三角形索引,从而创建子网格。每个子网格应包含一组连续的三角形索引。
int[] triangles0 = { /* 三角形索引数组,对应第一个子网格 */ };
int[] triangles1 = { /* 三角形索引数组,对应第二个子网格 */ };
// ...更多子网格 mesh.SetTriangles(triangles0, 0); // 设置第一个子网格
// 设置第二个子网格,注意第二个参数是上一个子网格的三角形数量
// 第三个参数submeshIndex用于指定子网格的索引。索引从0开始,每个子网格的索引必须唯一。
mesh.SetTriangles(triangles1, triangles0.Length, submeshIndex: 1);
// ...为更多子网格设置三角形
- 分配材质:在你的MeshRenderer组件中,为Materials属性分配一个与你的子网格数量相同的材质数组。
Material[] materials = new Material[mesh.subMeshCount];
materials[0] = new Material(Shader.Find("SomeShader")); // 为第一个子网格分配材质
materials[1] = new Material(Shader.Find("AnotherShader")); // 为第二个子网格分配材质
// ...为更多子网格分配材质 meshRenderer.materials = materials; // 将材质数组分配给MeshRenderer
这里mesh.subMeshCount将返回你的Mesh中子网格的数量,你需要确保分配的材质数组长度与子网格数量相匹配。
- 确保索引对应:重要的是要确保你设置的三角形索引与子网格的材质分配正确对应。如果你错误地分配了材质,或者三角形索引与子网格不对应,渲染结果可能会出现问题。
- 更新Mesh:在修改了Mesh的结构或材质后,确保调用mesh.RecalculateBounds()来更新Mesh的边界信息,这对于正确的渲染和碰撞检测很重要。
mesh.RecalculateBounds();
通过以上步骤,你可以将多个材质与你创建的Mesh的子网格对应起来,从而实现复杂的材质和渲染效果。这对于创建具有不同材质部分的物体(如角色模型的不同部位使用不同纹理)非常有用。
Lighting光照
MeshRenderer中提供了对于 Lighting(光照)的设置功能,它与场景中的光源(Lights)以及材质(Materials)相互作用,以产生光照效果。
材质定义了物体如何与光源进行交互。材质中的Shader决定了如何计算光照。例如,一个材质可能使用Phong Shading模型来计算光照,而另一个可能使用Lambert Shading。Shader代码决定了光照如何影响物体的颜色、亮度、高光等。
光照的设置内容如下:
Lightmapping
如果勾选了 Lighting 中的 Contribute Global Illuminatior 选项,MeshRenderer 中就会出现对于 Lightmapping 的相关设置内容。
Lightmapping设置内容如下:
材质中的光照
在材质中可以设置多种光照属性,如:
- Albedo(反照率):物体的基础颜色。
- Metallic(金属度):物体表面的金属程度,影响高光反射。
- Smoothness(光滑度):影响高光的大小和强度。
- Emissive(自发光):物体自身发出的颜色,不受光源影响。
这些属性在Shader中用于计算光照结果。
光源类型
Unity支持多种光源类型,每种类型都有其独特的光照属性:
- Directional Light(方向光):模拟来自无限远处的光源,如太阳。它有一个方向和一个颜色。
- Point Light(点光源):从一个点向所有方向发射光线的光源。它有一个位置、颜色和范围。
- Spot Light(聚光灯):从一个点发射光线,但只在一个圆锥体内照亮物体。它有一个位置、颜色、范围和圆锥体的角度。
- Area Light(区域光):模拟一个具有面积的光源,可以产生更柔和的阴影。
阴影
阴影是光照系统中的一个重要部分。在Unity中,你可以为光源启用阴影,并选择阴影的类型(如硬阴影或软阴影)。阴影的渲染质量和性能消耗取决于你选择的阴影设置。
MeshRenderer 会根据场景中的光源和物体的材质来计算阴影。如果物体的材质或光源没有启用阴影,那么该物体就不会产生或接收阴影。
全局光照
全局光照(Global Illumination, GI)考虑了场景中所有光源对物体的间接照明影响。在Unity中,你可以使用实时全局光照(Realtime GI)或烘焙全局光照(Baked GI)来模拟这种效果。MeshRenderer 会与这些全局光照系统相互作用,以产生更真实的光照效果。
Probes(探针)
在Unity中,MeshRenderer中的Probes主要指的是光照探针(Light Probes)和反射探针(Reflection Probes),它们用于在场景中获取光照和反射信息,以增强渲染的真实感。
- 光照探针用于在光照计算中获取场景中的光照信息。它们能够捕捉场景中的光照数据,并在运行时为物体提供光照信息。这样,即使物体在场景中移动,也能根据最近的光照探针进行光照计算,实现平滑的光照过渡。光照探针的设置可以在MeshRenderer组件中进行调整,默认情况下,所有游戏对象都会使用光照探针,并在场景中改变位置时在最近的探针之间进行混合。
- 反射探针则用于在反射计算中获取场景中的反射信息。它们能够捕捉场景中的环境反射数据,使得物体能够呈现出更真实的反射效果。通过反射探针,游戏开发者可以在物体表面模拟出周围环境的倒影和反射,提升游戏画面的质感。
在使用光照探针和反射探针时,开发者需要注意正确设置MeshRenderer组件的相关参数,以确保探针能够正确工作。此外,根据场景的具体需求和性能考虑,开发者还需要合理选择探针的数量和分布,以达到最佳的光照和反射效果。
探针的设置内容如下:
Ray Tracing(光线追踪)
在使用High Definition Render Pipeline(HDRP)管线时,在MeshRenderer中可以设置光追模式,分别为:
- Off:关闭;
- Static:静态光追;
- Dynamic Transform(默认):动态变换;
- Dynamic Geometry:动态几何。
关于HDRP的详细内容,可以直接到 Unity 手册中去查看,内容还是比较全面的,这里附上链接:高清渲染管线 (High Definition Render Pipeline)用户手册
Additional Settings
额外属性设置:
UV信息
// 设置网格的UV坐标(可选,但通常用于纹理映射)
Vector2[] uvs = new Vector2[]
{new Vector2(0, 0),new Vector2(1, 0),new Vector2(1, 1),new Vector2(0, 1)
};
mesh.uv = uvs;
设置Mesh的UV坐标的基本原理主要是为了实现纹理映射,确保纹理能够正确地贴合到三维模型的表面上。UV坐标是一个二维坐标系,其中U代表横向(水平)坐标,V代表纵向(垂直)坐标。在三维建模中,每个顶点都可以被赋予UV坐标,这些坐标用于将纹理映射到多边形表面上。
UV坐标的取值范围通常在0到1之间,包括0和1两个端点。这样无论图像的像素分辨率是多少,UV坐标都可以换算成贴图的像素坐标。通过将纹理图像的每个像素与模型表面的顶点进行对应,我们可以实现纹理的精确映射。
在设置UV坐标时,需要考虑到模型的几何形状和纹理的特点。不同的模型部分可能需要使用不同的UV坐标,以确保纹理能够正确地贴合到模型的各个表面上。同时,还需要注意UV坐标的连续性和平滑性,以避免在纹理映射时出现明显的接缝或拉伸现象。
除了基本的UV坐标设置外,还可以使用一些高级技术来优化纹理映射效果,比如UV展开和UV打包。UV展开是将三维模型的表面展开到二维平面上,以便更好地编辑和调整UV坐标。UV打包则是将多个模型的UV坐标合并到一个纹理图中,以提高纹理的利用效率和渲染性能。
总之,设置Mesh的UV坐标是实现纹理映射的关键步骤之一,需要根据模型的几何形状和纹理特点进行精确的设置和调整。
法线信息
// 设置网格的法线(可选,但通常用于光照计算)
Vector3[] normals = new Vector3[]
{Vector3.up,Vector3.up,Vector3.up,Vector3.up
};
mesh.normals = normals;
在Unity中使用代码来创建Mesh并指定法线信息时,需要提供一个Vector3数组,数组中每个元素对应一个Mesh顶点(一一对应),用于指定每个顶点的法线方向。如果你的Mesh是由平滑的面组成,你可能还需要计算平滑法线,这通常涉及到对相邻面的法线进行平均。
最后
关于UV和法线相关的更细节的内容,我会在渲染章节再进行细致的学习和记录(详见文档下方的目录),欢迎大家一起学习。
更多内容请查看总目录【Unity】Unity学习笔记目录整理
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