CN109859321B - 一种基于Unity的无缝贴花创建方法及工具 - Google Patents

Abstract

一种基于Unity的无缝贴花创建方法，包括以下步骤：获取用于生成网格形状的所有采样点的列表；利用所述采样点的列表构造包围盒；生成基于所述包围盒构成的投影点列表及其对应的三角形索引；对所述投影点列表进行分割，得到分割后的投影点列表及其对应的三角形索引；将所述分割后的投影点列表投影到场景获得投影后的点列表；计算所述投影后的点列表对应的UV值；构造重心坐标系，计算所述投影后的点列表对应的Alpha值；将所述投影后的点列表及其对应的UV值、Alpha值、分割后的投影点列表对应的三角形索引分别添加到用于构造网格的列表中；退出当前点计算，进行下个点的计算；使用遍历完成后的网格数据创建网格；为网格贴花模型赋予材质。

Description

一种基于Unity的无缝贴花创建方法及工具

技术领域

本发明涉及游戏引擎技术领域，特别是涉及一种贴花创建方法及工具。

背景技术

无缝网格贴花创建工具，是一个可以在虚拟三维空间创建无缝贴合任意物体的网格的工具。网格贴花创建工具的功能，包括但不限于，快速简单的编辑任意形状的网格，将任意形状的网格投影到其他三维空间的物体上，方便的旋转投影后的网格贴花，调整网格贴花的透明度。

Unity是由Unity Technologies公司开发的一个让用户创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型三维图形引擎。当前，其他的游戏引擎，比如CryENGINE3引擎，虚幻4引擎，都提供了基于该引擎的贴花创建工具，但Unity引擎到目前为止并未提供给开发者基于该引擎的贴花创建工具。

在当前的一些游戏引擎中，在游戏内的场景中创建贴花的方法，主要为提供给用户一个用于创建贴花的盒子，用户在场景中拖拽该盒子，使盒子和想要生成贴花位置处的物体相交，然后会在相交面上生成贴合的网格。生成网格一般会有两种方法，一种是使用延迟渲染，通过在延迟渲染阶段采样贴花贴图绘制到相交面，然而该方法目前在移动平台支持较差。另一种做法是，在相交面计算生成网格，但由于是使用盒子形成的相交面，因此生成的网格的形状被固定为长方形。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于Unity的无缝贴花创建方法及工具，可以将任意形状的网格投影到其他三维空间的物体上。

为实现上述目的，本发明提供的基于Unity的无缝贴花创建方法，包括以下步骤：

获取用于生成网格形状的所有采样点的列表；

利用所述采样点的列表构造包围盒；

生成基于所述包围盒构成的投影点列表及其对应的三角形索引；

对所述投影点列表进行分割，得到分割后的投影点列表及其对应的三角形索引；

将所述分割后的投影点列表投影到场景获得投影后的点列表；

计算所述投影后的点列表对应的UV值；

构造重心坐标系，计算所述投影后的点列表对应的Alpha值；

将所述投影后的点列表及其对应的UV值、Alpha值、分割后的投影点列表对应的三角形索引分别添加到用于构造网格的列表中；

退出当前点计算，进行下个点的计算；

使用遍历完成后的网格数据创建网格；

为网格贴花模型赋予材质。

进一步地，所述获取用于生成网格形状的所有采样点的列表的步骤，进一步包括，以网格贴花投影器所在位置作为生成网格的中心点，获取用于生成网格形状的所有采样点的列表。

进一步地，所述利用所述采样点的列表构造包围盒的步骤，是所述采样点的列表中的当前点和下个和投影中心点构造一个包围盒。

进一步地，所述生成基于所述包围盒构成的投影点列表及其对应的三角形索引的步骤，进一步包括，按照指定步长，在所述包围盒所处世界空间的x，y方向上分别进行一次循环，构造出所有的投影点列表，以及投影点对应的三角形索引。

进一步地，所述对所述投影点列表进行分割，得到分割后的投影点列表及其对应的三角形索引的步骤，进一步包括，

构造中心点—第一采样点，中心点—第二采样点，第一采样点—第二采样点，竖直方向的三个切割平面，对所述投影点列表进行分割，计算得到分割后的投影点列表和对应的三角形索引。

进一步地，所述将所述分割后的投影点列表投影到场景获得投影后的点列表的步骤，进一步包括，

根据投影器的前向和投影面板上的旋转数值，将所述分割后的投影点列表中的每一个点进行旋转，并从该点的位置，以投影器的前向作为投影方向，发射射线，得到投影后的点列表。

进一步地，所述计算所述投影后的点列表对应的UV值的步骤，进一步包括，

获取所述包围盒底面的4个顶点位置，并根据投影器的前向和投影面板上的旋转数值，计算得到旋转投影后的4个顶点；

按照逆时针的方向，每两个点构造一个竖直方面的面，计算投影后的点列表中每一个顶点到前后，左右两个面的距离，和前后，左右面之间的距离的比值作为该点的UV值。

进一步地，所述构造重心坐标系，计算所述投影后的点列表对应的Alpha值的步骤，进一步包括，

计算出中心点，第一采样点，第二采样点对应的投影点；

构造出3个投影点形成的三角形的重心坐标系；

利用重心坐标系差值计算出投影后的点列表中每一个点的Alpha值。

更进一步地，所述使用遍历完成后的网格数据创建网格的步骤，是使用整合后的顶点数组，索引数组，UV数组，创建贴花网格模型。

为实现上述目的，本发明还提供基于Unity的无缝贴花创建工具，包括：

创建模块，用于创建网格贴花投影器。

采样模块，用于创建采样点编辑网格贴花形状。

编辑模块，用于编辑网格贴花形状数据的编辑器面板。

更新模块，用于实时更新编辑数据更新网格形状。

绘制模块，用于拖动网格贴花投影器实时重新绘制网格贴花。

清除模块，用于快速清空编辑器数据，删除网格贴花。

导出模块，用于导出静态网格贴花数据。

保存模块，用于保存动态编辑数据。

本发明的基于Unity的无缝贴花创建方法及工具，具有以下有益效果：

1）可以创建出完全贴合Unity引擎中任意物体的网格贴花。

2）可以快速简单的编辑任意形状的网格，将任意形状的网格投影到其他三维空间的物体上。

3）方便的旋转投影后的网格贴花，调整网格贴花的透明度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的基于Unity的无缝贴花创建方法流程图；

图2为根据本发明的基于Unity的无缝贴花创建工具的工作流程图；

图3为根据本发明的基于Unity的无缝贴花创建方法实施例一流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为根据本发明的基于Unity的无缝贴花创建方法流程图，下面将参考图1，对本发明的基于Unity的无缝贴花创建方法进行详细描述。

首先，在步骤101，遍历投影采样点列表Q0。

优选地，以网格贴花投影器所在位置作为生成网格的中心点P0，获取用于生成网格形状的所有采样点的列表Q0。

在步骤102，所述列表中的当前点P1和下个点P2和投影中心点P0构造一个AABB包围盒。该步骤中，每两个采样点P1，P2和投影中心点P0构造一个AABB包围盒。

在步骤103，生成基于所述AABB包围盒构成的投影点列表Q1和三角形索引T1。该步骤中，按照指定步长，在AABB包围盒所处世界空间的x，y方向上分别进行一次循环，构造出所有的投影点列表Q1，以及投影点对应的三角形索引T1。

在步骤104，构造切割平面对点阵进行切割重构，得到分割后的投影点列表Q2和三角形索引T2。该步骤中，构造中心点——采样点P1，中心点——采样点P2，采样点P1——采样点P2，竖直方向的三个切割平面，对投影点列表Q1进行分割，计算得到分割后的投影点列表Q2和对应的三角形索引T2。

在步骤105，将所述分割后的投影点列表Q2投影到场景获得投影后的点列表Q3。

优选地，根据投影器的前向和投影面板上的旋转数值，将分割后的投影点列表Q2中的每一个点进行旋转，并从该点的位置，以投影器的前向作为投影方向，发射射线，得到投影后的点列表Q3。

在步骤106，构造包围盒计算所述投影后的点列表Q3对应的UV值U1。

优选地，创建基于采样点列表Q0的AABB包围盒，计算得到所述包围盒底面的4个顶点位置，并根据投影器的前向和投影面板上的旋转数值，计算得到旋转投影后的4个顶点，并按照逆时针的方向，每两个点构造一个竖直方面的面，计算投影后的点列表Q3中每一个顶点到前后，左右两个面的距离d1，d2，和前后，左右面之间的距离D1，D2的比值作为该点的UV值。

在步骤107，构造重心坐标系计算所述投影后的点列表Q3对应的Alpha值A1。

优选地，计算出采样点P0，P1，P2对应的投影点J0，J1，J2，并构造出3个投影点形成的三角形的重心坐标系，利用重心坐标系差值计算出投影后的点列表Q3中每一个点的Alpha值。

在步骤108，将投影后的点列表Q3，T2，U1，A1分别添加到用于构造网格的列表中。

在步骤109，退出当前点计算，进行下个点的计算。该步骤中，结束当前两个采样点的计算，进行循环的下一步。

在步骤110，使用遍历完成后的网格数据创建网格。该步骤中，所有采样点计算完成后，使用整合后的顶点数组，索引数组，UV数组，创建贴花网格模型。

在步骤111，为网格贴花模型赋予材质。该步骤中，为创建好的贴花网格模型赋予材质球，该材质球需支持顶点颜色和透明功能。

一种基于Unity的无缝贴花创建工具，包括：

创建模块，用于创建网格贴花投影器，实现在场景中创建网格贴花投影器的功能。

采样模块，用于创建采样点编辑网格贴花形状，实现使用鼠标在场景中创建采样点编辑网格贴花形状的功能。

编辑模块，用于编辑网格贴花形状数据的编辑器面板。

更新模块，用于实时更新编辑数据更新网格形状。

绘制模块，用于拖动网格贴花投影器实时重新绘制网格贴花，实现在场景中拖动网格贴花投影器实时重新绘制网格贴花的功能。

清除模块，用于快速清空编辑器数据，删除网格贴花。

导出模块，用于导出静态网格贴花数据。

保存模块，用于保存动态编辑数据。

图2为根据本发明的基于Unity的无缝贴花创建工具的工作流程图，下面将参考图2，对本发明的基于Unity的无缝贴花创建工具的工作流程进行详细描述。

首先，在步骤201，在Hierarchy面板右键点击创建网格贴花投影器物体。

在步骤202，将投影器拖动到需要产生网格贴花的位置。

在步骤203，勾选投影器面板上的“是否进行贴花形状编辑”。

在步骤204，点击场景中的物件生成采样点绘制网格形状。

在步骤205，在编辑面板调整投影器投影角度，网格精度，高度，旋转等。

在步骤206，在编辑面板中输入数据的导出路径。

在步骤207，点击编辑面板中的保存静态网格数据，导出静态网格资源。

在步骤208，点击编辑面板中的保存动态生成数据，保存网格的编辑数据。

实施例一

现有技术中使用于在场景中创建贴花的方法，主要为延迟渲染，投影和创建网格的方法。延迟渲染并不支持在移动设备上实现，而投影器则无法渲染自定义的形状，创建网格的方法大多通过创建盒子在和物件相交的相交面处生成网格，这种方法同样无法渲染自定义的形状，并且生成网格的方向单一，无法同时生成在多个面上。

基于上述发现，本发明的基本思想在于：结合投影器和创建网格的方法，在场景中编辑好网格的形状，通过投影的方式，将网格投影到任意位置上。

在介绍了本发明的基本原理之后，下面具体介绍本发明的各种非限制性实施方式。

应用场景总览

该应用场景是可应用于本发明示例性应用场景，易于理解，这里描述的应用场景仅是示例性的，而不是对本发明的限制。

该应用场景中，输入为Unity引擎场景系统中的采样点，输出为网格贴花的静态数据和动态创建网格的编辑数据。

示例性方法

图3为根据本发明的基于Unity的无缝贴花创建方法实施例一流程图，下面结合上述应用场景，对本发明的基于Unity的无缝贴花创建方法进行详细描述。

首先，步骤301，编写用于生成网格贴花的投影器工具的核心脚本E1，并为该脚本编写编辑器脚本E2。

在步骤302，在编辑器脚本E2中编写在场景中创建投影器物体的指令，使用Unity引擎中的[MenuItem(...)]方法，可以在Hierarchy面板生成右键点击“网格贴花 ——PolyDecalCreator”，创建出网格贴花投影器的命令。

在步骤303，在E1脚本中定义和网格贴花创建相关联的一些变量，比如，贴花形状的采样点列表，贴花网格的精度，贴花网格的抬高高度，旋转角度，顶点色等。在E2脚本中为这些变量添加编辑界面。

在步骤304，为场景中的要产生贴花的物体添加MeshCollider，根据一些实施例，可以调用Unity引擎提供的发射射线的方法，在编辑器中实现在任意物体上拾取采样点的功能，然后将采样点填入E1脚本中采样点列表。需要说明的是，新的采样点在添加到采样点列表前，需检测与列表中最后一个采样点之间的距离是否大于网格构建步长，防止网格构造出现错误。

在步骤305，在编辑器脚本E2 中加入“是否进行贴花形状的编辑”的判断。如果开启该项，根据一些实施例，可以调用Unity引擎提供的Handles.PositionHandle（）方法，在编辑器窗口实现对采样点位置的调整，并检测是否进行了调整，更新投影形状。如果关闭了该项，可以直接在场景中拖动投影器，实现整体移动贴花的功能。

在步骤306，在E2脚本中添加对采样点列表和网格构建属性的变动监视，在数据发生变化的时候，重新构建网格。

在步骤307，在E1脚本中实现创建网格贴花的具体方法。以投影器所在高度构建平行于世界空间XZ平面的投影平面，投影器所在位置作为投影形状的中心点P0，遍历所有投影采样点Q0。

在步骤308，基于步骤307中遍历列表的当前点P1，和下个点P2，以及投影中心点P0，构造AABB包围盒， 并生成基于AABB包围盒的投影点列表Q1，和顶点索引T1。

在步骤309，构造P0——P1，P0——P2，P1——P2，垂直于世界空间XZ平面的三个切割平面，对点阵进行切割，获得分割后的投影点列表Q2，和顶点索引T2。

在步骤310，根据投影器的前向和投影面板上的旋转数值，将分割后的投影点列表Q2中的每一个点进行旋转，并从该点的位置，以投影器的前向作为投影方向，发射射线。

在步骤311，获取步骤310中射线返回的数据，判断是否发生碰撞。如果发生碰撞，则判断发生碰撞的物体的类型，如果为模型物件，则直接将碰撞数据中的碰撞点添加到投影后的点列表Q3，将法线信息添加到法线列表F1，如果为地形物件，则依据Unity地形提供的GetInterpolatedHeight()和GetInterpolatedNormal()方法获得碰撞点和法线并添加到列表中。

在步骤312，创建基于采样点列表Q0的AABB包围盒，计算得到包围盒底面的4个顶点位置，并根据投影器的前向和投影面板上的旋转数值，计算得到旋转投影后的4个顶点，并按照逆时针的方向，每两个点构造一个垂直于世界空间XZ平面的面，计算投影后的点列表Q3中每一个顶点到前后，左右两个面的距离d1，d2，和前后，左右面之间的距离D1,D2的比值作为该点的UV值，得到投影后的点列表Q3对应的UV列表U1.

在步骤313，计算出采样点P0,P1,P2对应的投影点J0,J1,J2，并构造出3个投影点形成的三角形的重心坐标系，利用重心坐标系差值计算出投影后的点列表Q3中每一个点的Alpha值,得到Alpha列表A1。

在步骤314，将投影后的点列表Q3,T2，F1，U1,A1分别添加到用于构造网格的列表中，结束当前采样点的数据计算，进行循环中下一个点的数据计算。

在步骤315，所有采样点计算完成后，使用整合后的顶点数组，索引数组，UV数组，创建贴花网格模型。

在步骤316，为创建好的网格模型赋予材质球，该材质球需支持顶点颜色和透明功能，至此道路网格模型可以在场景中正常的显示出来。

在步骤317，使用Unity引擎的AssetDatabase.CreateAsset（）方法，在输入的资源保存路径下生成静态网格资源和采样点数据，以便之后重新编辑使用。为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令运行时执行如上文所述的贴花创建方法步骤。

本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

在本文中，需要理解的是，流程图中的任何元素数量均用于实例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于Unity的无缝贴花创建方法，包括以下步骤：

获取用于生成网格形状的所有采样点的列表；

利用所述采样点的列表构造包围盒；

生成基于所述包围盒构成的投影点列表及其对应的三角形索引；

对所述投影点列表进行分割，得到分割后的投影点列表及其对应的三角形索引；

将所述分割后的投影点列表投影到场景获得投影后的点列表；

计算所述投影后的点列表对应的UV值；

构造重心坐标系，计算所述投影后的点列表对应的Alpha值；

将所述投影后的点列表及其对应的UV值、Alpha值、分割后的投影点列表对应的三角形索引分别添加到用于构造网格的列表中；

退出当前点计算，进行下个点的计算；

使用遍历完成后的网格数据创建网格；

为网格贴花模型赋予材质。

2.根据权利要求1所述的基于Unity的无缝贴花创建方法，其特征在于，所述获取用于生成网格形状的所有采样点的列表的步骤，进一步包括，以网格贴花投影器所在位置作为生成网格的中心点，获取用于生成网格形状的所有采样点的列表。

3.根据权利要求1所述的基于Unity的无缝贴花创建方法，其特征在于，所述利用所述采样点的列表构造包围盒的步骤，是所述采样点的列表中的当前点和下个和投影中心点构造一个包围盒。

4.根据权利要求1所述的基于Unity的无缝贴花创建方法，其特征在于，所述生成基于所述包围盒构成的投影点列表及其对应的三角形索引的步骤，进一步包括，按照指定步长，在所述包围盒所处世界空间的x，y方向上分别进行一次循环，构造出所有的投影点列表，以及投影点对应的三角形索引。

5.根据权利要求1所述的基于Unity的无缝贴花创建方法，其特征在于，所述对所述投影点列表进行分割，得到分割后的投影点列表及其对应的三角形索引的步骤，进一步包括，

构造中心点—第一采样点，中心点—第二采样点，第一采样点—第二采样点，竖直方向的三个切割平面，对所述投影点列表进行分割，计算得到分割后的投影点列表和对应的三角形索引。

6.根据权利要求1所述的基于Unity的无缝贴花创建方法，其特征在于，所述将所述分割后的投影点列表投影到场景获得投影后的点列表的步骤，进一步包括，

根据投影器的前向和投影面板上的旋转数值，将所述分割后的投影点列表中的每一个点进行旋转，并从该点的位置，以投影器的前向作为投影方向，发射射线，得到投影后的点列表。

7.根据权利要求1所述的基于Unity的无缝贴花创建方法，其特征在于，所述计算所述投影后的点列表对应的UV值的步骤，进一步包括，

获取所述包围盒底面的4个顶点位置，并根据投影器的前向和投影面板上的旋转数值，计算得到旋转投影后的4个顶点；

按照逆时针的方向，每两个点构造一个竖直方面的面，计算投影后的点列表中每一个顶点到前后，左右两个面的距离，和前后，左右面之间的距离的比值作为该点的UV值。

8.根据权利要求1所述的基于Unity的无缝贴花创建方法，其特征在于，所述构造重心坐标系，计算所述投影后的点列表对应的Alpha值的步骤，进一步包括，

计算出中心点，第一采样点，第二采样点对应的投影点；

构造出3个投影点形成的三角形的重心坐标系；

利用重心坐标系差值计算出投影后的点列表中每一个点的Alpha值。

9.根据权利要求1所述的基于Unity的无缝贴花创建方法，其特征在于，所述使用遍历完成后的网格数据创建网格的步骤，是使用整合后的顶点数组，索引数组，UV数组，创建贴花网格模型。

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