如何通過Mesh投影來實現貼花系統

本篇文章為大家展示了如何通過Mesh投影來實現貼花系統，內容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

在做FPS之類的游戲中，如果槍打到了墻角，并不能簡單放置一來彈孔面片了事。而是要像一張貼紙一樣，完全與墻角貼合。這時就需要去實現一個貼花系統來達到這種效果。

貼花系統有幾種不同的實現方式，但這里僅考慮通過Mesh投影來實現貼花系統的實現原理。

這種方式的本質是，找到視野中貼花資源會影響的Mesh, 并創建一個同樣大小以貼花資源為紋理的Mesh覆蓋上去，從而達到貼花的目的。主要分下面兩步來實現。

1. 先找到會受影響的物體，比如將彈孔貼在兩面墻的夾角，那么受影響的物體就是兩面墻。

怎么找到這兩面墻不同的需求可能實現方式也不一樣， 在場景編輯器中通過貼花來實現靜態點綴效果，可以通過創建貼花資源的AABB盒來實現。如果是運行時動態創建彈孔也可以通過四次射線檢測來達到，總之方式有很多。

2. 先創建一個半徑為0.5單位的裁切立方體，在裁切坐標系中，貼花資源就被放在y=0平面中，貼花資源的中心就是裁切坐標系的(0, 0, 0)點。

需要說明的時這一步實際上并沒有代碼操作，只是一個數學抽象。我們的目的是要將所有受影響的三角形投影到y=0平面上，以便可以正確的采樣貼花紋理。

3. 將受影響物體Mesh的所有三角形均轉換到裁切立方體的坐標系之下對立方體的8個平面進行裁切。

在進行裁切之前，有一種情況需要處理，因為三角形是有朝向的，這個朝向是通過面法線來確定的（Unity中三角形的法線為Cross(v2-v1, v3-v1))，在正常的渲染流程中法線不能射入眼睛時，是不會被渲染的。在Unity中視錐體坐標系中，Vector3(0, 0, -1)是前向，因此眼睛的位置在Vector3(0, 0, 1)處。

在這個裁切立方體同樣如此，不可能將紋理投影到一個三角形平面的背面，所以需要先先判斷三角形的法線與Vector3(0, 0, 1)的夾角是否小于90度，只有小于90度才可能會被投影，才需要被裁切。

裁切時會出現，三角形完全在立方體外， 三角形完全在立方體內，三角形一部分在立方體外一部分在立方體內。前兩種情況很好處理，但是第三種情況有可能會將一個三解形切成2個，因此需要格外注意。具體的裁切算法視錐體裁切算法一致，這里就不贅述。

4. 紋理采樣，在創建三角形時，我們需要為每個一頂點指定一個uv坐標。前面已經說過了，我們的實現方式是將裁切后合法的三角形投影到裁切坐標系的y=0平面上, 投影之后的坐標為(x, 0, z). 因此uv可直接執行u = Lerp(0.0f, 1.0f, x + 0.5f), v = Lerp(0.0f, 1.0f, z + 0.5f).這里之所以加0.5f修正是因為立方體中心坐標為(0, 0, 0),這也意味著x,y,z的最小值均為-0.5f.

說了這么多附上源碼一篇。需要說明的是，這個源碼并不是我實現的，是我從網上找來之后修改的，畢竟我對Unity3d沒有那么熟悉。

ps.單位相同的裁切立方體如何適應不同尺寸的貼花資源？在Unity中可以通過設置Scale拉伸坐標軸來實現，所以說3D數學真奇妙。

pps.在實現過程中發現，新創建的Mesh不能緊貼被覆蓋的Mesh, 因為在相同的深度情況下，新創建的Mesh并不能保證一定在被覆蓋的Mesh之后渲染，這會概率性出現新創建的Mesh與被覆蓋的Mesh相互覆蓋的情況。因為在創建完Mesh之后，需要根據平面法線上浮一點，以保證Z-Buffer正常工作。

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