如何制作一个小球,能挤压变形,并有弹力恢复原形?
通过修改mesh的顶点位置来做,应该算是顶点动画的范围了吧(*/ω\*)。
代码不会很复杂,主要是理解原理。
我这个实现是参考:
https://catlikecoding.com/unity/tutorials/mesh-deformation/
先上效果,网格图是侧视:
建议往下阅读前,先看一下文档中关于mesh和顶点的相关概念(Procedural Mesh Geometry下面三个子主题),还有理解向量的概念:
https://docs.unity3d.com/Manual/GeneratingMeshGeometryProcedurally.html
挤压小球的时候,主要受力区域会凹陷,然后迫使其他部位顺着力的方向变形。
首先定义一下要变形mesh:
public MeshFilter targetMeshFilter;
private Mesh targetMesh;
并在start中获取mesh:
void Start()
{
targetMesh = targetMeshFilter.mesh;
}
触摸操作用射线来实现,先定义从哪个相机射出射线:
public Camera mainCamera;
再在update写下射线代码:
void Update()
{
if (Input.GetMouseButton(0))
{
if (Physics.Raycast(mainCamera.ScreenPointToRay(Input.mousePosition), out RaycastHit hitInfo))
{
}
}
}
定义一些用到的数组:
private Vector3[] originalVertices, displacedVertices, vertexVelocities;
private int verticesCount;
在start中初始化,从上往下,分别含义是这个mesh顶点数量,初始的顶点位置,顶点下一步的位置,顶点移动速度:
void Start()
{ ...
verticesCount = targetMesh.vertices.Length;
originalVertices = targetMesh.vertices;
displacedVertices = targetMesh.vertices;
vertexVelocities = new Vector3[verticesCount];
}
在触摸到小球时,先定义一下要用到的触摸力度,发力点偏移量:
public float force = 10;
public float forceOffset = 0.1f;
挤压小球并回弹,所以小球需要有触摸力度表示变形程度,发力点偏移量表示作用点的位置,0偏移就是在球体表面,值越高越偏离球表面。
在射线触碰成功的代码里面添加以下:
Vector3 actingForcePoint = targetMeshFilter.transform.InverseTransformPoint(hitInfo.point + hitInfo.normal * forceOffset);//发力点指向球的本地坐标向量
for (int i = 0; i < verticesCount; i++)
{
Vector3 pointToVertex = displacedVertices[i] - actingForcePoint;//作用力点指向当前顶点位置的向量
float actingForce = force / (1f + pointToVertex.sqrMagnitude);//作用力大小
vertexVelocities[i] += pointToVertex.normalized * actingForce * Time.deltaTime;//顶点速度向量
}
解释一下,就是顶点的坐标位置都是相对于这个模型的坐标不是世界坐标,所以触摸的时候,发力点坐标要转换成相对坐标。
hitInfo.normal也就是触摸点的法线,是垂直于触摸点并指向外面的,forceOffset值表示作用点离表面有多高,1表示法线长度那么高,0表示在表面,如下图,棕色表示触摸点,红色表示法线。
还有作用力actingForce,球的各个顶点受力,如果是一致的,那么球就是平行飞出去,而不是变形了, 触摸点受力最大,然后辐射出去逐渐衰减。这里用了一条函数来计算,y=force/(1+x^2),当force值为10,为5,为1时函数图像如下,可以根据自己的情况调整衰减力度,这里用的函数图像绘制工具地址是:https://zh.numberempire.com/graphingcalculator.php ,百度随便找的。
有了作用力,还要有回弹以恢复形状,和阻力来消除作用力和弹力,还有重新把顶底重新赋值,并重新计算法线(影响光照):
定义一下:
public float springForce = 20f;
public float damping = 5f;
然后在update中:
for (int i = 0; i < verticesCount; i++)
{
vertexVelocities[i] += (originalVertices[i] - displacedVertices[i]) * springForce * Time.deltaTime;//加上+顶点当前位置指向顶点初始位置的速度向量==回弹力
vertexVelocities[i] *= 1f - damping * Time.deltaTime;//乘上阻力
displacedVertices[i] += vertexVelocities[i] * Time.deltaTime;//算出顶点的下一个位置
}
targetMesh.vertices = displacedVertices;
targetMesh.RecalculateNormals();
到此,就完成了,下面是完整代码:
1 using UnityEngine;
2
3 public class DeformationToucher : MonoBehaviour
4 {
5 public MeshFilter targetMeshFilter;
6 private Mesh targetMesh;
7
8 public Camera mainCamera;
9
10 private Vector3[] originalVertices, displacedVertices, vertexVelocities;
11
12 private int verticesCount;
13
14 public float force = 10;
15 public float forceOffset = 0.1f;
16 public float springForce = 20f;
17 public float damping = 5f;
18
19 void Start()
20 {
21 targetMesh = targetMeshFilter.mesh;
22
23 verticesCount = targetMesh.vertices.Length;
24
25 originalVertices = targetMesh.vertices;
26 displacedVertices = targetMesh.vertices;
27 vertexVelocities = new Vector3[verticesCount];
28 }
29
30 void Update()
31 {
32 if (Input.GetMouseButton(0))
33 {
34 if (Physics.Raycast(mainCamera.ScreenPointToRay(Input.mousePosition), out RaycastHit hitInfo))
35 {
36 Vector3 actingForcePoint = targetMeshFilter.transform.InverseTransformPoint(hitInfo.point + hitInfo.normal * forceOffset);//发力点指向球的本地坐标向量
37
38 for (int i = 0; i < verticesCount; i++)
39 {
40 Vector3 pointToVertex = displacedVertices[i] - actingForcePoint;//作用力点指向当前顶点位置的向量
41
42 float actingForce = force / (1f + pointToVertex.sqrMagnitude);//作用力大小
43 vertexVelocities[i] += pointToVertex.normalized * actingForce * Time.deltaTime;//顶点速度向量
44 }
45 }
46 }
47
48 for (int i = 0; i < verticesCount; i++)
49 {
50 vertexVelocities[i] += (originalVertices[i] - displacedVertices[i]) * springForce * Time.deltaTime;//加上+顶点当前位置指向顶点初始位置的速度向量==回弹力
51 vertexVelocities[i] *= 1f - damping * Time.deltaTime;//乘上阻力
52 displacedVertices[i] += vertexVelocities[i] * Time.deltaTime;//算出顶点的下一个位置
53 }
54
55 targetMesh.vertices = displacedVertices;
56 targetMesh.RecalculateNormals();
57 }
58 }
这是我第一次接触mesh和顶点方面的计算,如果发现有什么错漏,请指出。
欢迎交流。
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