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零.简介
在 Unity 中，网格（Mesh）、纹理（Texture）和材质（Material）是构建游戏世界不可或缺的重要组成部分，它们共同决定了游戏场景和物体的外观表现。
一、网格（Mesh）
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结构组成：
- 顶点（Vertices）：是网格的基本构建块，每个顶点包含了空间位置信息（通常以三维坐标表示），还可以包括法线向量、纹理坐标、颜色值等。法线向量决定了表面在该点处的朝向，对于光照计算非常重要。纹理坐标则用于确定纹理在表面上的映射位置。
- 边（Edges）：由两个顶点连接而成，定义了网格的轮廓。
- 面（Faces）：由三个或更多的顶点组成的多边形，构成了物体的表面。常见的面有三角形和四边形，Unity 主要使用三角形面来构建网格。
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作用与重要性：
- 塑造物体形状：网格精确地定义了物体的几何形状，无论是简单的几何图形还是复杂的角色模型，都依赖于网格来呈现。它决定了物体在游戏世界中的大小、比例和轮廓。
- 影响性能：网格的复杂程度直接关系到游戏的性能。高多边形的网格需要更多的计算资源来渲染，可能导致帧率下降。因此，在游戏开发中需要根据不同的场景和需求进行优化，如使用低多边形模型、LOD（Level of Detail）技术等。
- 与物理系统交互：网格可以与 Unity 的物理系统结合，为物体提供碰撞检测和物理模拟。准确的网格形状有助于实现真实的物理交互，例如物体的碰撞反应、重力作用等。
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创建与编辑方法：
- 内置几何体：Unity 提供了一些基本的几何体预设，如球体、立方体、圆柱体等，可以直接在场景中创建。这些内置几何体的网格结构相对简单，适用于快速搭建场景或作为原型设计的基础。
- 导入外部模型：可以使用专业的 3D 建模软件（如 Blender、3ds Max、Maya 等）创建复杂的网格模型，然后以常见的 3D 模型文件格式（如 FBX、OBJ 等）导入到 Unity 中。在导入过程中，可以设置一些参数，如缩放比例、坐标轴方向等，以确保模型在 Unity 中的正确显示。
- 代码生成：通过编写脚本，可以在运行时动态生成网格。例如，可以使用算法生成地形网格、程序化建模等。这种方法适用于需要动态生成或修改网格的场景，如游戏中的随机地形生成、可破坏物体等。
- 编辑工具：在 Unity 中，可以使用一些插件或内置的工具对网格进行编辑。例如，可以调整顶点位置、添加或删除面、平滑网格等。这些工具虽然不如专业的 3D 建模软件强大，但可以在一定程度上满足一些简单的编辑需求。
二、材质（Material）
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详细组成部分：
- 纹理映射：材质可以包含一个或多个纹理，通过纹理映射将纹理应用到网格的表面。纹理映射使用网格的顶点信息（如纹理坐标）来确定纹理在表面上的位置。不同类型的纹理可以组合使用，以实现更加复杂的材质效果。
- 颜色属性：除了纹理，材质还可以设置基本颜色。颜色可以与纹理混合，或者在没有纹理的情况下单独使用，以确定物体的整体色调。可以通过调整颜色的 RGB 值和透明度来实现不同的颜色效果。
- 光照属性：
- 反射率（Reflectivity）：决定物体表面对光照的反射程度。高反射率的材质会像镜子一样反射周围的环境，而低反射率的材质则会吸收更多的光照。
- 光泽度（Glossiness）：描述物体表面的光滑程度。高光泽度的材质会产生清晰的反射，而低光泽度的材质会产生模糊的反射。
- 自发光（Emission）：使材质能够发出自己的光，而不需要依赖外部光照。可以设置自发光的颜色和强度，用于创建发光的物体，如灯光、火焰等。
- 其他属性：
- 透明度（Transparency）：控制材质的透明程度，可以与透明度纹理结合使用，实现不同程度的透明效果。
- 剪切平面（Clipping Planes）：用于裁剪物体的部分表面，实现透明或镂空的效果。可以设置剪切平面的位置和方向，以控制裁剪的范围。
- 渲染模式（Rendering Mode）：决定材质在渲染时的行为。常见的渲染模式有 Opaque（不透明）、Transparent（透明）、Cutout（镂空）等。不同的渲染模式适用于不同的材质效果，如不透明材质、透明材质、带有透明区域的材质等。
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创建与编辑方式：
- 使用内置材质：Unity 提供了一些内置的材质，如标准材质（Standard Shader）、漫反射材质（Diffuse Shader）等。这些材质具有不同的属性和功能，可以直接应用到物体上。标准材质是一种功能强大的材质，支持多种纹理映射、光照模型和高级特性，适用于大多数场景。漫反射材质则主要用于模拟简单的不发光物体，只考虑光照的漫反射部分。
- 创建自定义材质：通过创建自定义材质，可以根据特定的需求调整材质的属性和行为。在 Unity 的材质编辑器中，可以选择不同的着色器（Shader）来定义材质的渲染方式。着色器是一种小程序，用于计算物体表面在光照下的颜色和其他属性。Unity 提供了一些内置的着色器，也可以使用第三方着色器或编写自己的着色器代码。在材质编辑器中，可以调整各种属性，如纹理、颜色、光照参数等，以实现所需的材质效果。
- 代码控制材质属性：在脚本中，可以通过代码动态地修改材质的属性。例如，可以根据游戏中的事件或状态改变物体的颜色、透明度、光泽度等。这使得可以在游戏运行时实现动态的材质效果，增强游戏的交互性和视觉效果。
三、纹理（Texture）
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不同类型及特点：
- 颜色纹理：
- 定义：主要包含物体的颜色信息，通常是一张二维图像，其中每个像素的颜色值决定了物体表面在相应位置的颜色。
- 用途：用于给物体赋予真实的外观，如皮肤、木材、金属等材质的颜色表现。可以是照片、绘画作品或者通过程序生成的图像。
- 法线纹理：
- 定义：存储了物体表面法线向量的信息，用于模拟物体表面的凹凸细节。通过改变光照在表面上的反射方向，使得物体看起来具有更多的细节和立体感。
- 用途：在低多边形模型上增加高细节的表现，而不需要增加实际的几何复杂度。例如，可以用在游戏中的角色皮肤、石头表面等，使它们看起来更加真实。
- 透明度纹理：
- 定义：决定物体表面的透明度，通常是一张灰度图像，其中黑色部分表示完全透明，白色部分表示完全不透明，中间的灰度值表示不同程度的半透明。
- 用途：用于创建透明或半透明的效果，如玻璃、烟雾、树叶等。可以与颜色纹理结合使用，实现更加复杂的透明材质效果。
- 粗糙度纹理：
- 定义：描述物体表面的粗糙程度，影响光照的反射和散射。粗糙的表面会使光照更加分散，而光滑的表面会使光照更加集中。
- 用途：用于模拟不同材质的粗糙度，如金属的光滑表面、岩石的粗糙表面等。与光照计算结合，可以实现更加真实的材质表现。
- 颜色纹理：
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导入与设置流程：
- 导入纹理：在 Unity 项目中，可以将各种图像文件格式（如 JPEG、PNG、TGA 等）的纹理导入到项目资源文件夹中。Unity 会自动识别纹理的格式和属性，并将其转换为适合游戏引擎使用的格式。
- 纹理属性设置：在 Inspector 面板中，可以对导入的纹理进行一系列属性设置：
- 重复模式（Wrap Mode）：决定纹理在物体表面重复时的行为。有 Repeat（重复）和 Clamp（夹紧）两种模式。Repeat 模式会使纹理在物体表面重复平铺，而 Clamp 模式会在纹理到达边缘时固定颜色，避免出现重复的图案。
- 过滤模式（Filter Mode）：用于控制纹理在不同分辨率下的显示效果。常见的过滤模式有 Bilinear（双线性过滤）、Trilinear（三线性过滤）和 Anisotropic（各向异性过滤）。双线性过滤在两个方向上进行线性插值，以获得更平滑的纹理显示效果；三线性过滤在不同的 Mipmap 级别之间进行线性插值，适用于物体在不同距离下的显示；各向异性过滤则主要用于处理纹理在非轴对齐方向上的显示，对于倾斜的表面效果更好。
- Mipmap 生成：Mipmap 是一系列不同分辨率的纹理图像，用于在不同距离下提高纹理的显示质量和性能。Unity 可以自动生成 Mipmap，也可以手动设置 Mipmap 的级别和参数。
四、三者之间的关系
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相互作用：
- 网格提供了物体的形状和结构，纹理为网格的表面提供了细节和颜色信息，而材质则将纹理和其他属性组合在一起，决定了物体在游戏中的最终外观。材质通过纹理映射将纹理应用到网格的表面，根据纹理的颜色、法线、透明度等信息以及材质的光照属性和其他参数，计算出物体表面在光照下的颜色和其他属性。
- 不同类型的网格、纹理和材质可以组合使用，以创建出各种各样的物体和场景。例如，可以使用高多边形的网格和高分辨率的纹理来创建精细的角色模型，或者使用低多边形的网格和简单的材质来创建游戏中的背景物体。
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优化考虑：
- 在游戏开发中，需要考虑网格、纹理和材质对性能的影响。高分辨率的纹理和复杂的材质会占用更多的内存和计算资源，可能导致游戏性能下降。因此，需要进行优化，如使用压缩纹理、合理设置材质属性、优化网格结构等。
- 可以根据不同的设备性能和游戏需求，为不同的场景和物体选择合适的网格、纹理和材质。例如，在移动设备上，可以使用低多边形模型和简单的材质，以提高游戏的性能和兼容性；而在高端 PC 上，可以使用更高质量的网格、纹理和材质，以获得更好的视觉效果。