Unity网格篇Mesh（二）

介绍
4.生成额外的顶点数据
- 未计算法线
- 计算法线
- 没有法线vs有法线
- 错误的UV坐标Clamping vs warpping
- 正确的UV纹理，平铺（1,1） vs 平铺（2,1）
- 凹凸不平的表面，产生了金属材质的效果
- 一个平面被伪装成凹凸不平的面

介绍

本文接上一遍Unity网格篇Mesh（二）

4.生成额外的顶点数据

我们的网格目前处于一种特殊的情况下。因为我们到目前为止还没有给他们法线向量，默认的法线向量是(0,0,1)（垂直于屏幕向里），而我们需要的正好相反。
法线工作原理是什么呢？
法线是垂直于面的向量。我们通常使用单位长度的法向量，并向量指向面的外部，而不是内部。
法线可以用于确定光线与顶点的夹角。这个细节的使用取决于Shader。
作为三角面它永远是平的，因此它不应该需要被提供一个单独的法线信息。然而，我们需要造假。在现实中，顶点是不存在法线的，三角面才有。通过附加自定义顶点法线和三角面插值，我们可以假装有一个平滑的曲面代替一堆平的三角面。这个错觉是令人信服的，只要你不去注意网格锋利的轮廓（锯齿）。
法线用于规定每个顶点，所以我们必须填充另一个向量数组。另一种选择，我们可以依据网格的三家面来计算出法线。我们可以偷懒，向下面这样做。

private void Generate () 
{…mesh.triangles = triangles;// 网格自动计算法线向量mesh.RecalculateNormals();
}

法线是如何重新计算的？
Mesh.RecalculateNormals方法利用与顶点相连的三角面计算出每一个顶点的法线。计算平面三角形法线平均值，然后使用normalize方法单位化。

未计算法线

在这里插入图片描述

计算法线

在这里插入图片描述

没有法线vs有法线

接下来是UV坐标。你可能注意到网格目前是颜色统一的，即便是我们给赋值一个带反射贴图的材质球。这很容易理解，因此我们没有自行给它提供UV坐标，它默认为（0,0）。
想要纹理适应我们的网格，简单地划分顶点的位置通过网格的大小。

vertices = new Vector3[(xSize + 1) * (ySize + 1)];
Vector2[] uv = new Vector2[vertices.Length];
for (int i = 0, y = 0; y <= ySize; y++) 
{for (int x = 0; x <= xSize; x++, i++) {vertices[i] = new Vector3(x, y);uv[i] = new Vector2(x / xSize, y / ySize);}
}
mesh.vertices = vertices;
mesh.uv = uv;

在这里插入图片描述

错误的UV坐标Clamping vs warpping

纹理现在显示了，但是他并没有覆盖整个网格。它的真实外观取决于纹理模式是Clamp模式或者是Repeat模式。产生这种现象是因为当前我们是通过整数划分的，UV坐标的计算结果是整数。为了得到正确的在0到1之间的坐标，我们必须要使用浮点数。

uv[i] = new Vector2((float)x / xSize, (float)y / ySize);

纹理现在被投影到了整个纹理上。当我设置网格尺寸为（5,10），这个网格纹理将会出现横向拉伸，可以自动反向适应材质的纹理的平铺设置。设置X的坐标为（2,1）将产生双倍。如果把纹理模式设置为Repeat模式，我们可以看到四个方瓷砖网格。

在这里插入图片描述

正确的UV纹理，平铺（1,1） vs 平铺（2,1）

另外一个表面细节的方法是使用法线贴图。这个贴图使用颜色值记录了法线向量。应用这个纹理到网格上将产生更多的灯光细节效果，它是单独使用顶点法线产生的。

凹凸不平的表面，产生了金属材质的效果

目前应用这个材质球到我们的网格将不会产生任何的凹凸效果。我们需要给我们的网格添加切线向量。
切线的工作原理是什么？
法线贴图在切线空间中定义。这是一个流动在物理表面的3D空间。这个方法使我们能够使用相同的法线贴图在不同的空间和方向。
表面法相用于描述空间中的向上方向。但是那个方向是正确的？它是由切线决定的。理论上，法线和切线的夹角是成90度的。两者的叉积可求出三维空间的第三个方向。但是现实中这个结果并不是90度，但是效果依然是比较满意的。
所以切线是一个三维向量，但是在Unity中它是使用思维向量定义的。第四个值通常是1或者-1，用于控制第三切线空间维度方向朝前或朝后，这有助于展示法线贴图，通常用于左右对称的3D模型，像人一样。Unity的shader执行此计算要求我们使用-1。
当我们有一个平面，所有的切线仅仅指向相同的方向，是正确的的。

vertices = new Vector3[(xSize + 1) * (ySize + 1)];
Vector2[] uv = new Vector2[vertices.Length];
Vector4[] tangents = new Vector4[vertices.Length];
Vector4 tangent = new Vector4(1f, 0f, 0f, -1f);
for (int i = 0, y = 0; y <= ySize; y++)
{for (int x = 0; x <= xSize; x++, i++) {vertices[i] = new Vector3(x, y);uv[i] = new Vector2((float)x / xSize, (float)y / ySize);tangents[i] = tangent;}
}
mesh.vertices = vertices;
mesh.uv = uv;
mesh.tangents = tangents;