Unity中Mesh重叠顶点合并参考及其应用

在Unity中，如果将一个模型文件（比如从max里面导出一个fbx文件）导入到编辑器中之后，Unity会把所有在原来在面列表中公用的顶点复制一份，保证每个三角形使用的顶点都是单独的，不与其它三角形共用顶点，Unityh这么做应该有他的道理，但我尚未想明白Unity这么做的原因是什么。

但是考虑到在有些应用中使用共用顶点能够更好的处理一些问题，这里写了一个将Unity中Mesh重叠顶点合并成公用顶点的代码，目的是将位置重叠的顶点去掉，同时也将面列表的内容更新，由一个原来有重叠顶点的Mesh获得一个新的使用公用顶点的Mesh，参考如下：

cs 复制代码

Mesh GetWeldMesh(Mesh mesh)
{
	Vector3[] vs = mesh.vertices;
	int[] ts = mesh.triangles;
	Debug.Log(ts.Length);

	Dictionary<Vector3, int> dicVert = new();
	for (int i = 0; i < ts.Length; i++)
	{
		bool hasSamePos = false;
		Vector3 vert = vs[ts[i]];
		foreach (var kv in dicVert)
		{
			Vector3 key = kv.Key;
			if (vert == key)
			{
				if (kv.Value < ts[i])
				{
					ts[i] = kv.Value;
				}
				else
				{
					dicVert[kv.Key] = ts[i];
				}
				hasSamePos = true;
				break;
			}
		}
		if (!hasSamePos)
		{
			dicVert.Add(vert, ts[i]);
		}
	}

	List<Vector3> listVertice = new();
	foreach (var kv in dicVert)
	{
		listVertice.Add(kv.Key);
	}

	Mesh meshNew = new()
	{
		vertices = vs,
		triangles = ts
	};
	meshNew.RecalculateNormals();
	return meshNew;
}

目前我能想到的这么做的用处有两个，第一个是在一种描边方法中，Shader需要将要描边的物体增加一次渲染，在这次渲染中，Shader会将网格的每个顶点沿着该顶点的法线方向向外挤出一点点，形成一个更大的轮廓，然后反面渲染，这样就形成了原物体的勾边效果，不过这里有个问题，如果使用的Unity默认的Mesh，当物体的光滑组是连续的时候，挤出的效果是没问题的，当光滑组不连续（例如一个Box），顶点挤出后会出现分离问题。你当然可以在类似max这种软件中将Box的光滑组强行编成一组，这样导入Untiy中之后挤出效果倒是没问题了，但是本身显示效果就不是硬边的效果了，这也不对啊。但是如果在使用Shader渲染Mesh的时候，使用的不是原始的Mesh，而是通过上述代码生成的新的Mesh，由于顶点是共用的，就不存在出现挤出分离的问题。关于具体的Shader就不说了，玩过Shader的都懂。

第二个是查找物体的边界，一般来说查找物体边界的方法是找到不被两个三角形共用的边，但是Unity中Mesh默认所有的顶点都是单独被面列表使用的，根本没有所谓被两个三角形共用的边的情况，这中情况会发现所有的三角形的边都是边界，貌似行不通，所以还是需要上述方法将Unity中Mesh重叠顶点合并再去查找边界。其查找边界的代码参考如下（由于Mesh的编辑可能不止一组，所以用的返回值是List<int\[\]>，是顶点编号数组的列表）：

cs 复制代码

	List<int[]> GetEdgeIndexes(Mesh mesh)
	{
		Vector3[] vs = mesh.vertices;
		int[] ts = mesh.triangles;

		Dictionary<Edge, int> dicEdge = new();

		for (int i = 0; i < ts.Length; i += 3)
		{
			int indexA = ts[i];
			int indexB = ts[i + 1];
			int indexC = ts[i + 2];

			bool hasSameEdge01 = false;
			bool hasSameEdge02 = false;
			bool hasSameEdge03 = false;
			KeyValuePair<Edge, int>[] kvs = dicEdge.ToArray();
			for (int j = 0; j < kvs.Length; j++)
			{
				Edge edge = kvs[j].Key;
				if (edge.IsSame(indexA, indexB)) { hasSameEdge01 = true; dicEdge[edge] += 1; continue; }
				if (edge.IsSame(indexB, indexC)) { hasSameEdge02 = true; dicEdge[edge] += 1; continue; }
				if (edge.IsSame(indexC, indexA)) { hasSameEdge03 = true; dicEdge[edge] += 1; continue; }
			}
			if (!hasSameEdge01) { dicEdge.Add(new Edge(indexA, indexB), 1); }
			if (!hasSameEdge02) { dicEdge.Add(new Edge(indexB, indexC), 1); }
			if (!hasSameEdge03) { dicEdge.Add(new Edge(indexC, indexA), 1); }
		}

		List<Edge> edges = new List<Edge>();
		foreach (var kv in dicEdge)
		{
			if (kv.Value == 1)
			{
				edges.Add(kv.Key);
			}
		}

		foreach (var item in edges)
		{
			Debug.Log(item.a + " , " + item.b);
		}

		List<int[]> listEdgeIndexes = new();

		while (edges.Count > 0)
		{
			List<int> listTriangle = new()
			{
				edges[0].a,
				edges[0].b
			};
			edges.RemoveAt(0);

			while (true)
			{
				int indexLast = listTriangle[^1];

				bool hasAddIndex = false;
				for (int i = 0; i < edges.Count; i++)
				{
					Edge edge = edges[i];
					if (indexLast == edge.a)
					{
						listTriangle.Add(edge.b);
						hasAddIndex = true;
						edges.RemoveAt(i);
						break;
					}
					if (indexLast == edge.b)
					{
						listTriangle.Add(edge.a);
						hasAddIndex = true;
						edges.RemoveAt(i);
						break;
					}
				}

				if (!hasAddIndex)
				{
					listEdgeIndexes.Add(listTriangle.ToArray());
					break;
				}
			}
		}

		return listEdgeIndexes;
	}

其中所用到的Edge类代码如下：

cs 复制代码

public class Edge
{
	public readonly int a;
	public readonly int b;
	public Edge(int a, int b)
	{
		this.a = a;
		this.b = b;
	}

	public bool IsSame(Edge edge) { return (a == edge.a && b == edge.b) || (a == edge.b && b == edge.a); }
	public bool IsSame(int a, int b) { return (a == this.a && b == this.b) || (a == this.b && b == this.a); }
}

下图将一个球体挖了三个洞洞，通过上述方法查找到边界，并用LineRenderer渲染了边界。