【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）](#Ray Tracing（光线追踪）)
  • [Additional Settings](#Additional Settings)
• UV信息
• 法线信息
• 最后

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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：

1. 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

2. 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。

3. 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。
4. 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。

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