unity 3d换装之 SkinMeshRenderer

http://www.cnblogs.com/shamoyuu/p/6505561.html

一、换装原理
　　游戏角色换装分为以下几步：
　　　　1.替换蒙皮网格
　　　　2.刷新骨骼
　　　　3.替换材质
　　上面这种是比较简单的换装，可以实现，但是一般我们为了降低游戏的Draw Call会合并模型的网格，这就需要我们重新计算UV，还要合并贴图和材质。这种复杂的实现分为以下几步：
　　　　1.替换蒙皮网格（或者直接替换模型换装部位的GameObject，因为合并的时候会合并所有的蒙皮网格，而不会关心它是否属于原来角色身体的一部分，而且如果需要替换的部位有多个配件拥有独立的网格和贴图，那这种方式都可以正常执行。我下面的代码就是直接替换了换装部位的GameObject）
　　　　2.合并所有蒙皮网格
　　　　3.刷新骨骼
　　　　4.附加材质（我下面是获取第一个材质作为默认材质）
　　　　5.合并贴图（贴图的宽高最好是2的N次方的值）
　　　　6.重新计算UV

二、换装实现

using UnityEngine;
using System.Collections.Generic;


public class CharacterCombine : MonoBehaviour
{
    // 目标物体（角色根物体）
    public GameObject target;

    // 需要替换的部位（这里以body做示例）
    public GameObject targetBody;

    // 用来替换上面部位的物体（这是一个独立的fbx文件，它里面可以包含多个子物体和贴图，但是必须有骨骼及蒙皮）
    public GameObject bodyTest;


    void Start()
    {
        //CombineTest();
    }


    public void CombineTest()
    {
        Debug.Log("模型合并开始");

        // 为角色增加换装物体
        GameObject go = Instantiate(bodyTest);
        go.transform.parent = target.transform;

        // 禁用角色原来的body，这样就不会计算它的网格
        targetBody.SetActive(false);

        // 合并蒙皮网格和贴图，刷新骨骼
        Combine(target.transform);

        Destroy(go);
    }


    /// 

    /// 合并蒙皮网格，刷新骨骼
    /// 注意：合并后的网格会使用同一个Material
    /// 
    /// 角色根物体
    public void Combine(Transform root)
    {
        float startTime = Time.realtimeSinceStartup;

        List combineInstances = new List();
        Material material = null;
        List boneList = new List();
        Transform[] transforms = root.GetComponentsInChildren();
        List textures = new List();

        int width = 0;
        int height = 0;

        int uvCount = 0;

        List uvList = new List();

        // 遍历所有蒙皮网格渲染器，以计算出所有需要合并的网格、UV、骨骼的信息
        foreach (SkinnedMeshRenderer smr in root.GetComponentsInChildren())
        {
            if (material == null)
            {
                material = Instantiate(smr.sharedMaterial);
            }

            for (int sub = 0; sub < smr.sharedMesh.subMeshCount; sub++)
            {
                CombineInstance ci = new CombineInstance();
                ci.mesh = smr.sharedMesh;
                ci.subMeshIndex = sub;
                combineInstances.Add(ci);
            }

            uvList.Add(smr.sharedMesh.uv);
            uvCount += smr.sharedMesh.uv.Length;

            if (smr.material.mainTexture != null)
            {
                textures.Add(smr.GetComponent().material.mainTexture as Texture2D);
                width += smr.GetComponent().material.mainTexture.width;
                height += smr.GetComponent().material.mainTexture.height;
            }

            foreach (Transform bone in smr.bones)
            {
                foreach (Transform item in transforms)
                {
                    if (item.name != bone.name) continue;
                    boneList.Add(item);
                    break;
                }
            }

            smr.gameObject.SetActive(false);
        }

        // 获取并配置角色所有的SkinnedMeshRenderer
        SkinnedMeshRenderer tempRenderer = root.gameObject.GetComponent();
        if (!tempRenderer)
        {
            tempRenderer = root.gameObject.AddComponent();
        }

        tempRenderer.sharedMesh = new Mesh();

        // 合并网格，刷新骨骼，附加材质
        tempRenderer.sharedMesh.CombineMeshes(combineInstances.ToArray(), true, false);
        tempRenderer.bones = boneList.ToArray();
        tempRenderer.material = material;

        Texture2D skinnedMeshAtlas = new Texture2D(get2Pow(width), get2Pow(height));
        Rect[] packingResult = skinnedMeshAtlas.PackTextures(textures.ToArray(), 0);
        Vector2[] atlasUVs = new Vector2[uvCount];

        // 因为将贴图都整合到了一张图片上，所以需要重新计算UV
        int j = 0;
        for (int i = 0; i < uvList.Count; i++)
        {
            foreach (Vector2 uv in uvList[i])
            {
                atlasUVs[j].x = Mathf.Lerp(packingResult[i].xMin, packingResult[i].xMax, uv.x);
                atlasUVs[j].y = Mathf.Lerp(packingResult[i].yMin, packingResult[i].yMax, uv.y);
                j++;
            }
        }

        // 设置贴图和UV
        tempRenderer.material.mainTexture = skinnedMeshAtlas;
        tempRenderer.sharedMesh.uv = atlasUVs;

        Debug.Log("合并耗时 : " + (Time.realtimeSinceStartup - startTime) * 1000 + " ms");
    }


    /// 

    /// 获取最接近输入值的2的N次方的数，最大不会超过1024，例如输入320会得到512
    /// 
    public int get2Pow(int into)
    {
        int outo = 1;
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            outo *= 2;
            if (outo > into)
            {
                break;
            }
        }

        return outo;
    }
}

交叉参考：

https://blog.csdn.net/qq_33747722/article/details/71844275 （源码下载）

https://blog.csdn.net/xiaoge132/article/details/76269841

https://blog.csdn.net/qq_37601496/article/details/78614129

https://blog.csdn.net/lyh916/article/details/44815167

----------------------------------------------下边这篇写的比较好-------------------------------------------------------

https://blog.uwa4d.com/archives/avartar.html（源码下载）

Avatar换装是MMO游戏不可缺少的一部分，一个人物模型通常可拆分为头、身体、手臂、腿、武器等部分，如何将这些部分组合到一起呢？本文将阐述如何将在Unity中实现人物模型的换装功能。

这是侑虎科技第65篇原创文章，感谢作者邹春毅（QQ：442319386）供稿。欢迎转发分享，未经作者授权请勿转载。同时如果您有任何独到的见解或者发现也欢迎联系我们，一起探讨。（QQ群465082844）

作者Github：https://github.com/zouchunyi

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资源准备

1.每一套装备模型必须使用同一套骨骼，并单独将骨骼数据保存成一个Prefab。红色部分为武器挂节点（也可以把武器做成一个SkinnedMesh，不采用挂接点的形式），骨骼数据在Unity中的展示形式就是Transform。

2.将模型拆分成多个部分，将每一个部分单独保存成Prefab，武器也单独保存为一个Prefab。

每一个Prefab都含有自身的SkinnedMeshRenderer。

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实现过程

1.创建骨骼GameObject，所有装备的蒙皮数据会最终合成到这个Prefab中。

2.创建装备GameObject，用于搜集其中蒙皮数据以生成新的SkinnedMeshRenderer到骨骼Prefab中。

3.public void CombineObject(GameObject skeleton, SkinnedMeshRenderer[] meshes, bool combine = false)传入骨骼的GameObject和蒙皮数据。

4.搜集装备蒙皮数据中的有效信息。

// Collect information from meshes
        for (int i = 0; i < meshes.Length; i ++)
        {
            SkinnedMeshRenderer smr = meshes[i];
            materials.AddRange(smr.materials); // Collect materials
            // Collect meshes
            for (int sub = 0; sub < smr.sharedMesh.subMeshCount; sub++)
            {
                CombineInstance ci = new CombineInstance();
                ci.mesh = smr.sharedMesh;
                ci.subMeshIndex = sub;
                combineInstances.Add(ci);
            }
            // Collect bones
            for (int j = 0 ; j < smr.bones.Length; j ++)
            {
                int tBase = 0;
                for (tBase = 0; tBase < transforms.Count; tBase ++)
                {
                    if (smr.bones[j].name.Equals(transforms[tBase].name))
                    {
                        bones.Add(transforms[tBase]);
                        break;
                    }
                }
            }
        }

5.为骨骼GameObject生成新的SkinnedMeshRenderer。

// Create a new SkinnedMeshRenderer
SkinnedMeshRenderer oldSKinned = skeleton.GetComponent ();
    if (oldSKinned != null) {
    GameObject.DestroyImmediate (oldSKinned);
    }
SkinnedMeshRenderer r = skeleton.AddComponent();
r.sharedMesh = new Mesh();
r.sharedMesh.CombineMeshes(combineInstances.ToArray(), false, false);// Combine meshes
r.bones = bones.ToArray();// Use new bones

6.挂接武器。

Transform[] transforms = Instance.GetComponentsInChildren();
foreach (Transform joint in transforms) {
if (joint.name == "weapon_hand_r") 
{// find the joint (need the support of art designer)
        WeaponInstance.transform.parent = joint.gameObject.transform;
        break;
    }   
    }

其中WeaponInstance为武器实例GameObject，Instance为骨骼实例GameObject。

合成后的效果

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如何优化

合成之后的模型拥有4个独立材质，加上独立的对象武器，也就是会产生5个Draw Call；如果将在骨骼中的这4个材质合并成一个，那么就能将Draw Call减少到2个。

其中实现过程如下：
优化CombineObject方法，其中Combine为bool类型，用于标识是否合并材质。

// merge materials
if (combine)
{
    newMaterial = new Material (Shader.Find ("Mobile/Diffuse"));
    oldUV = new List();
    // merge the texture
    List Textures = new List();
    for (int i = 0; i < materials.Count; i++)
    {
        Textures.Add(materials[i].GetTexture(COMBINE_DIFFUSE_TEXTURE) as Texture2D);
    }

    newDiffuseTex = new Texture2D(COMBINE_TEXTURE_MAX, COMBINE_TEXTURE_MAX, TextureFormat.RGBA32, true);
    Rect[] uvs = newDiffuseTex.PackTextures(Textures.ToArray(), 0);
    newMaterial.mainTexture = newDiffuseTex;

// reset uv
    Vector2[] uva, uvb;
    for (int j = 0; j < combineInstances.Count; j++)
    {
        uva = (Vector2[])(combineInstances[j].mesh.uv);
        uvb = new Vector2[uva.Length];
        for (int k = 0; k < uva.Length; k++)
        {
            uvb[k] = new Vector2((uva[k].x * uvs[j].width) + uvs[j].x, (uva[k].y * uvs[j].height) + uvs[j].y);
        }
        oldUV.Add(combineInstances[j].mesh.uv);
        combineInstances[j].mesh.uv = uvb;
    }
    }

生成新的SkinnedMeshRenderer时略有区别：

最终效果如下：

可以看出，新的SkinnedMeshRenderer只有一个材质，Draw Call自然也就降低了。

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示例工程

本人已将此示例工程分享到了GitHub中：https://github.com/zouchunyi/UnityAvater
感兴趣的朋友可以下载。工程中代码大家可以直接使用，但是美术资源不得用于任何商业用途。