Unity3D自定义创建圆锥体

前言

这几天琢磨着开发个个人作品的时候，发现原来Unity3D官方没有提供圆锥体的创建功能，就自己做了个编辑器扩展。鉴于之前搜索Mesh编程的时候很少有博客把自己的算法讲清楚，这里我抛砖引玉，尽我所能为一些初学者提供参考，当然，算法未必优，如有更好的算法并乐意知会我则不胜感激，我是大龄转行Unity3D开发，一路行来都是自己琢磨，比较辛苦，先行谢过。

软件环境

Win10 + Unity3D 2017.3.0f3

正文

基本思路是以原点为圆锥体底部圆的中心点，以其正上方1单元处的点为圆锥体锥尖顶点，其他点参照Cylinder为分布在半径为0.5单元的圆上，每20度一个点，这样总共加起来的顶点数量是38个，三角形索引数组数量是108个（锥体可以看作底部圆心上移，所以这两部分的三角形数量是相等的，而底部每20度一个点，那么就有18个三角形，所以结果就是18∗3∗2=10818∗3∗2=108）。

下面开始逐步分解实现。

编辑器扩展

首先，扩展编辑器，在GameObject/3D Object下新建一个Cone菜单，为了假装是亲生的，就和Cube等原生菜单放在一起好了。

[MenuItem("GameObject/3D Object/Cone",false,priority = 7)]
public static void CreateCone()
{
 SpawnConeInHierarchy();
}

这里主要就是利用MenuItem特性来实现的，其中false表示该菜单不需要有效性验证，priority=7控制菜单显示的位置，可以参考这里： Unity扩展Hierachry的右键菜单

方便起见，我把图贴下面：

接下来实现SpawnConeInHierarchy方法：

private static void SpawnConeInHierarchy()
 {
 Transform[] selections = Selection.GetTransforms(SelectionMode.TopLevel | SelectionMode.ExcludePrefab);

 if (selections.Length <= 0)
 {
  GameObject cone = new GameObject("Cone");
  cone.transform.position = Vector3.zero;
  cone.transform.rotation = Quaternion.identity;
  cone.transform.localScale = Vector3.one;
  //SetMesh(cone);
  return;
 }

 foreach (Transform selection in selections)
 {
  GameObject cone = new GameObject("Cone");
  cone.transform.SetParent(selection);
  cone.transform.localPosition = Vector3.zero;
  cone.transform.localRotation = Quaternion.identity;
  cone.transform.localScale = Vector3.one;
  //SetMesh(cone);
 }
 }

这里分两种情况，如果没有在Hierarchy面板选中任何物体，那么就在根目录下生成一个名字为”Cone”的GameObject，如果有选中物体，则生成的”Cone”会变为选中项的子物体。

PS:这里有个Bug，如果同时选中了多个物体，又是采用的Hierarchy面板右键菜单的方式，那么会在每个选中物体下都生成与选中物体数量相同的子物体，见下图。这个Bug应该不仅限于版本2017.3，因为我在网上有搜到一个同情况的帖子，时间是2016年8月。

目前这个Bug我已经提交给官方确认了，他们已转交给QA，不过不影响使用，避免办法就是不用右键菜单，而是点击菜单栏”GameObject”下的菜单。

到此为止，我们已经扩展了编辑器菜单，但是生成出来的是空物体，接下来我们实现SetMesh方法以创建Mesh，让圆锥体显示出来。

创建Mesh

分两部，首先绘出底部的圆。

绘制圆形底部

圆心已经确定为原点，半径为0.5f，圆上分布共20个点，那么每个点的坐标就可以用三角函数算出。

private static void SetMesh(GameObject go)
 {
 if (null == go)
  return;
 //仿Cylinder参数
 float myRadius = 0.5f;
 int myAngleStep = 20;
 Vector3 myTopCenter = new Vector3(0, 1, 0);
 Vector3 myBottomCenter = Vector3.zero;
 //构建顶点数组和UV数组
 //每20度一个顶点，再加上圆心，得出顶点数组长度
 Vector3[] myVertices = new Vector3[360 / myAngleStep + 1];
 //因为uv数组和顶点数组是一一对应的，所以这里同时计算uv数组
 Vector2[] myUV = new Vector2[myVertices.Length];
 //将圆心作为第一个顶点，对应的uv设置为贴图正中
 myVertices[0] = myBottomCenter;
 myUV[0] = new Vector2(0.5f, 0.5f);
 //循环计算其他顶点坐标
 for (int i = 1; i <= myVertices.Length / 2; i++)
 {
  float curAngle = i * myAngleStep * Mathf.Deg2Rad;
  float curX = myRadius * Mathf.Cos(curAngle);
  float curZ = myRadius * Mathf.Sin(curAngle);
  myVertices[i] = new Vector3(curX, 0, curZ);
  //顶点坐标范围是[-0.5,0.5]，而uv坐标范围是[0,1],所以要进行转换
  myUV[i] = new Vector2(curX + 0.5f, curZ + 0.5f);
 }

接下来，构建三角形索引数组，19个顶点，共18个三角形，所以数组长度是18 * 3 = 54。

int[] myTriangle = new int[(myVertices.Length - 1) * 3]; 
 //每三个索引（即顶点数组中的顶点索引值）为一个三角形索引组
 for (int i = 0; i <= myTriangle.Length - 3; i = i+3)
 {
  //每组都以圆心起始
  myTriangle[i] = 0;
  //为能从圆锥底部看见物体，这里按逆时针顺序排列，也就是(0 1 2 0 2 3...)
  myTriangle[i + 1] = i / 3 + 1;
  //最后一个三角形时终点索引应为1
  myTriangle[i + 2] = i + 2 == myTriangle.Length / 2 - 1 ? 1 : i / 3 + 2;
  }
 }

最后，分配mesh，赋值材质后就可以看到一个圆形物体了。

//构建mesh
 Mesh myMesh = new Mesh();
 myMesh.name = "Cone";
 myMesh.vertices = myVertices;
 myMesh.triangles = myTriangle;
 myMesh.uv = myUV;
 myMesh.RecalculateBounds();
 myMesh.RecalculateNormals();
 myMesh.RecalculateTangents();
 //分配mesh
 MeshFilter mf = go.AddComponent();
 mf.mesh = myMesh;
 //分配材质
 MeshRenderer mr = go.AddComponent();
 Material myMat = new Material(Shader.Find("Standard"));
 mr.sharedMaterial = myMat;

因为底部没光照，所以看起来是黑的，另外，上面的代码是我从最终代码中手动修改得到的，可能有错误，只是用于理解思路，完整代码会在最后给出。

完善锥体

底部圆既然已经绘制成功，锥体可以理解为将圆心上移即可，在顶点数量上，三角形索引数组上都相当于double了一份即可。

这里有个情况说明一下，我本来是想共用圆上顶点的，这样整个锥体的顶点数就是20，但经过测试是不可以的，我参考了Cube，顶点数是24，说明不同面的顶点是不能共用的，可能是因为法线方向等因素吧。
修改后的完整代码如下:

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEditor;
using System;

public class ConeCreatorEditor
{

 [MenuItem("GameObject/3D Object/Cone",false,priority = 7)]
 public static void CreateCone()
 {
 SpawnConeInHierarchy();
 }


 private static void SetMesh(GameObject go)
 {
 if (null == go)
  return;
 //仿Cylinder参数
 float myRadius = 0.5f;
 int myAngleStep = 20;
 Vector3 myTopCenter = new Vector3(0, 1, 0);
 Vector3 myBottomCenter = Vector3.zero;
 //构建顶点数组和UV数组
 Vector3[] myVertices = new Vector3[360 / myAngleStep * 2 + 2];
 //
 Vector2[] myUV = new Vector2[myVertices.Length];
 //这里我把锥尖顶点放在了顶点数组最后一个
 myVertices[0] = myBottomCenter;
 myVertices[myVertices.Length - 1] = myTopCenter;
 myUV[0] = new Vector2(0.5f, 0.5f);
 myUV[myVertices.Length - 1] = new Vector2(0.5f,0.5f);
 //因为圆上顶点坐标相同，只是索引不同，所以这里循环一般长度即可
 for (int i = 1; i <= (myVertices.Length -2) / 2; i++)
 {
  float curAngle = i * myAngleStep * Mathf.Deg2Rad;
  float curX = myRadius * Mathf.Cos(curAngle);
  float curZ = myRadius * Mathf.Sin(curAngle);
  myVertices[i] = myVertices[i + (myVertices.Length - 2) / 2] = new Vector3(curX, 0, curZ);
  myUV[i] = myUV[i + (myVertices.Length - 2) / 2] = new Vector2(curX + 0.5f, curZ + 0.5f);

 }
 //构建三角形数组
 int[] myTriangle = new int[(myVertices.Length - 2) * 3]; 
 for (int i = 0; i <= myTriangle.Length - 3; i = i+3)
 {
  if (i + 2 < myTriangle.Length / 2)
  {
  myTriangle[i] = 0;
  myTriangle[i + 1] = i / 3 + 1;
  myTriangle[i + 2] = i + 2 == myTriangle.Length / 2 - 1 ? 1 : i / 3 + 2;
  }
  else
  {
  //绘制锥体部分，索引组起始点都为锥尖
  myTriangle[i] = myVertices.Length - 1;
  //锥体最后一个三角形的中间顶点索引值为19
  myTriangle[i + 1] = i == myTriangle.Length - 3 ? 19 : i / 3 + 2;
  myTriangle[i + 2] = i / 3 + 1;
  }
 }

 //构建mesh
 Mesh myMesh = new Mesh();
 myMesh.name = "Cone";
 myMesh.vertices = myVertices;
 myMesh.triangles = myTriangle;
 myMesh.uv = myUV;
 myMesh.RecalculateBounds();
 myMesh.RecalculateNormals();
 myMesh.RecalculateTangents();
 //分配mesh
 MeshFilter mf = go.AddComponent();
 mf.mesh = myMesh;
 //分配材质
 MeshRenderer mr = go.AddComponent();
 Material myMat = new Material(Shader.Find("Standard"));
 mr.sharedMaterial = myMat;
 }

 private static void SpawnConeInHierarchy()
 {
 Transform[] selections = Selection.GetTransforms(SelectionMode.TopLevel | SelectionMode.ExcludePrefab);

 if (selections.Length <= 0)
 {
  GameObject cone = new GameObject("Cone");
  cone.transform.position = Vector3.zero;
  cone.transform.rotation = Quaternion.identity;
  cone.transform.localScale = Vector3.one;
  //设置创建操作可撤销
  Undo.RegisterCreatedObjectUndo(cone, "Undo Creating Cone");
  SetMesh(cone);
  return;
 }

 foreach (Transform selection in selections)
 {
  GameObject cone = new GameObject("Cone");
  cone.transform.SetParent(selection);
  cone.transform.localPosition = Vector3.zero;
  cone.transform.localRotation = Quaternion.identity;
  cone.transform.localScale = Vector3.one;
  //设置创建操作可撤销
  Undo.RegisterCreatedObjectUndo(cone, "Undo Creating Cone");
  SetMesh(cone);
 }
 }
}

PS：这里的uv设置比较简单，所以对贴图也特定要求，不然图片会比较扭曲，需要的朋友可以自行修改。

结果

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持脚本之家。