Unity 3D 海水的实现1 海水网格的生成 LOD优化海水

版本：unity 5.4.1  语言：C#

 

第九章是海水，整整用了70多页，但是并没有什么用，还是要自己去看代码揣摩其中的含义。

 

既然讲到海水，我就想认真的学一下，看看书上的实现过程，再网上找找海水的文章做一下汇总，一片的篇幅肯定是装不下的。我对水的实现是非常执着的，起因的话要说到Minecraft的Shadows Mod，这里就不展开了。

 

没有学到Shader是致命的硬伤，我在我的能力范围内能写多少是多少，对自己也是个挑战。

 

今天讲讲海水网格的实现，如果读过之前文章读者肯定知道使用代码如何生成网格，不清楚的同学可以去Minecraft核心渲染机制的简单实现那篇博客上看看，原理是一样的。

 

首先看看效果图吧：



生成了4片，每一片中有32*32的网格数量。

 

下面来看看代码，顺便一提书上实现了LOD，简单的来说就是如果你形成的海洋比较大的话，远处的海水面并不需要那么多网格，就减少远处网格的数量，在这边是个很好的案例：

public class Ocean : MonoBehaviour {

// 一片区域网格横纵数量
public int width = 32;
public int height = 32;

// 区域的数量和大小
public int tiles = 2;
public Vector3 size = new Vector3(150f, 1f, 150f);

// 材质
public Material material;

// 组成网格横纵的线条数量
int g_height;
int g_width;

// 网格相关
Vector3[] vertices; //顶点
Vector3[] normals;  //法线
Vector4[] tangents; //三角
Mesh baseMesh;

// LOD，越在靠后List的Mesh，网格越少
int maxLOD = 4;
List<List<Mesh>> tiles_LOD;

// Use this for initialization
void Start ()
{
// 计算线条数量
g_height = height + 1;
g_width = width + 1;

// LOD，Mesh所在的List的LOD List编号越小，Mesh的网格越多
tiles_LOD = new List<List<Mesh>>();
for(int LOD = 0; LOD < maxLOD; LOD++)
{
tiles_LOD.Add(new List<Mesh>());
}

for(int y = 0; y < tiles; ++y)
{
for(int x = 0; x < tiles; ++x)
{
Debug.Log("创建了一片水");
float cy = y - Mathf.Floor(tiles * 0.5f);
float cx = x - Mathf.Floor(tiles * 0.5f);

// 创建一片水
GameObject tile = new GameObject("WaterTile");

// 坐标以当前节点为中心
tile.transform.parent = transform;
tile.transform.localPosition = new Vector3(cx * size.x, 0f, cy * size.z);

// 添加Mesh渲染组件
tile.AddComponent<MeshFilter>();
tile.AddComponent<MeshRenderer>().material = material;

tile.layer = LayerMask.NameToLayer("Water");
tiles_LOD[0].Add(tile.GetComponent<MeshFilter>().mesh);
}
}
GenerateHeightmap();
}

// 初始化Mesh信息
void GenerateHeightmap()
{
Mesh mesh = new Mesh();

int y = 0;
int x = 0;

// 创建顶点和uv坐标
Vector3[] vertices = new Vector3[g_height * g_width];
Vector4[] tangents = new Vector4[g_height * g_width];
Vector2[] uv = new Vector2[g_height * g_width];

// uv和顶点坐标的缩放值（如果要创建width*height的网格）
Vector2 uvScale = new Vector2(1.0f / (g_width - 1f), 1.0f / (g_height - 1f));
Vector3 sizeScale = new Vector3(size.x / (g_width - 1f), size.y, size.z / (g_height - 1f));

// 顶点和uv坐标一个一个排列过去，在之前MC创建方块的时候没用使用这样的方法，是每个面就对应四个顶点，很多顶点都重复了
for(y = 0; y < g_height; ++y)
{
for(x = 0; x < g_width; ++x)
{
vertices[y * g_width + x] = Vector3.Scale(new Vector3(x, 0f, y), sizeScale);
uv[y * g_width + x] = Vector2.Scale(new Vector2(x, y), uvScale);
}
}
mesh.vertices = vertices;
mesh.uv = uv;

// 设置切线，暂时不清楚为什么要这么设置
for(y = 0; y < g_height; ++y)
{
for(x = 0; x < g_width; ++x)
{
tangents[y * g_width + x] = new Vector4(1f, 0f, 0f, -1f);
}
}
mesh.tangents = tangents;
baseMesh = mesh;

// 生成LOD对应的网格，数组越靠后，网格越大、数量越少
for (int LOD = 0; LOD < maxLOD; ++LOD)
{
Vector3[] verticesLOD = new Vector3[(int)(height / System.Math.Pow(2, LOD) + 1) * (int)(width / System.Math.Pow(2, LOD) + 1)];
Vector2[] uvLOD = new Vector2[(int)(height / System.Math.Pow(2, LOD) + 1) * (int)(width / System.Math.Pow(2, LOD) + 1)];
int idx = 0;

for(y = 0; y < g_height; y += (int)System.Math.Pow(2,LOD))
{
for(x = 0; x < g_width; x += (int)System.Math.Pow(2, LOD))
{
verticesLOD[idx] = vertices[g_width * y + x];
uvLOD[idx++] = uv[g_width * y + x];
}
}

// tiles_LOD中的网格都替换成为LOD优化过的网格
for(int k = 0; k < tiles_LOD[LOD].Count; ++k)
{
Mesh meshLOD = tiles_LOD[LOD][k];
meshLOD.vertices = verticesLOD;
meshLOD.uv = uvLOD;
}
}

// 三角顶点信息，一个方块对应两个三角、对应六个顶点
for(int LOD = 0; LOD < maxLOD; ++LOD)
{
int index = 0;
int width_LOD = (int)(width / System.Math.Pow(2, LOD) + 1);
int[] triangles = new int[(int)(height / System.Math.Pow(2, LOD) * width / System.Math.Pow(2, LOD)) * 6];
for(y = 0; y < (int)(height / System.Math.Pow(2, LOD)); ++y)
{
for(x = 0; x < (int)(width / System.Math.Pow(2, LOD)); ++x)
{
// 这边逆时针绘制了，按照以前的测试要顺时针才能看见，可能跟切线法线有关
triangles[index++] = (y * width_LOD) + x;
triangles[index++] = ((y + 1) * width_LOD) + x;
triangles[index++] = (y * width_LOD) + x + 1;

triangles[index++] = ((y + 1) * width_LOD) + x;
triangles[index++] = ((y + 1) * width_LOD) + x + 1;
triangles[index++] = (y * width_LOD) + x + 1;
}
}

// 三角替换
for (int k = 0; k < tiles_LOD[LOD].Count; ++k)
{
Mesh meshLOD = tiles_LOD[LOD][k];
meshLOD.triangles = triangles;
}
}
}
}

了解网格的创建的话并不是很难的代码，不过这边还是有两个疑问待解决：

1.之前的博客中确实顺时针画三角面才能看到顶点，但这边是逆时针

2.切线为什么要设置为Vector4(1, 0, 0, -1)，网上我看到有设置为Vector4(1, 0, 0, -1)，不明白，百度里这类的教程太少了。

 
昨天我没有看代码，因为我看到了弗洛伊德算法、傅立叶变化，然后去研究了，结果傅立叶变化搞了一下午，但是看其中的算法还是一头雾水。
 
这边推荐一下我昨天看的文章：如果看了此文你还不懂傅里叶变换，那就过来掐死我吧【完整版】