【Unity】网格数据结构

https://docs.unity.cn/cn/2022.3/Manual/AnatomyofaMesh.html

基本构成

网格由以下几部分数据组成：

• 顶点：3D 空间中的位置集合以及可选的附加数据。
• 拓扑：网格每个面的结构类型，默认情况下都是三角型。
• 索引：描述如何将顶点组合成拓扑表面。

对于可变性网格，还包含些额外数据：

• 混合形状：混合形状数据。
• 绑定姿势：蒙皮网格中骨架基本姿势数据。

顶点数据

顶点数据由多个数组构成，每个数组负责存储一组顶点数据的元素（又称为顶点属性），数组的长度与顶点数量一致，以保证每个顶点对于一组顶点数据。

Unity 支持以下顶点属性：

• 位置
• 法线
• 切线
• 颜色
• 纹理坐标
• 混合指数和骨骼权重

位置（float3[]）

表示顶点在对象空间中的位置，用于确定网格的表面。

法线（float3）

从顶点位置的曲面直接“向外”指向的方向，用于计算光照反射效果。

切线（float4）

在顶点位置沿曲面的“u”（水平纹理）轴指向的方向，其中 w 分量额外用于表示副切线方向（用于解决图形 API 手系差异），用于实现法线贴图映射。

法线、切线、副切线共同构成法线空间，借此才可以实现法线贴图映射。 副切线由计算得出，Unity 的默认计算方式是叉乘(法线,切线)，正好构成左手坐标系，所以通常切线的 w 分量值为 1。

颜色（float4）

表示顶点的基色，可借此存储一些自定义顶点数据以实现特效。

纹理坐标（float2）

指示纹理的哪个位置与顶点位置的网格表面对齐，以实现纹理到网格表面的映射。

纹理坐标通常称为 UV， 而这些集合称为通道，最多 8 个通道（UV0~UV7）。默认情况下 Unity 使用 UV0 存储常规纹理 UV；UV1 存储光照贴图 UV；UV2 存储实时光照贴图 UV。

混合指数和骨骼权重（int，float）

混合指数是骨骼的索引，用于表示顶点受哪些骨骼的控制；骨骼权重则描述这些控制骨对顶点的影响程度。Unity 将两者放在一起存储。

过去 Unity 最多允许一个顶点受 4 根骨骼的影响（使用 BoneWeight 存储），现在则支持最多 256 个骨骼（使用 BoneWeight1 存储）。

拓扑学（enum）

拓扑描述网格所具有的面类型，其确定了索引缓冲区的数据结构。

Unity 支持以下拓扑类型：

• 点
• 线条
• 三角形（默认）
• 四边形

索引数据（int[]）

索引数组表示了网格面所引用的顶点数据在顶点属性数组中的位置，其布局受拓扑类型影响。

索引顶点的顺序将决定面的正反，能观察面的顶点索引顺序为顺时针的一面为正面。正反面将影响剔除功能的执行结果。

混合形状

混合形状存储了网格的不同形状的版本，Unity 通过对这些形状进行插值以实现变形效果，常用于实现人物表情动画。

混合形状的数据是“稀疏的”，只会存储受影响的顶点数据。数据包括位置、法线、切线的增量，以及用于表示对应顶点的索引值。索引值的具体映射与向 Unity 请求数据的方式有关。

绑定姿势（Matrix4x4[]）

绑定姿势用于描述骨架处于初始状态时的变换信息，从而使顶点在后续可以按初始状态时与骨骼的相对位置进行运动。

这是一个与骨骼数量一致的矩阵数组，每个矩阵都是从网格的物体空间到对应骨骼空间的变换矩阵。