Unity3D怎么实现模型随机切割

这篇文章主要介绍Unity3D怎么实现模型随机切割，文中介绍的非常详细，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们一定要看完！

模型切割的效果图如下：

我们都知道，模型是由一个个小三角形面组成的，因此我们不妨将问题简化，先实现个小目标，完成单个三角形的切割，甚至继续细分成求一条线段与某个平面的交点。

三角形与切割平面的位置关系主要有以下三种：

三角形与切割平面有两个交点，一个交点在顶点上，一个交点在边上。这时，原有的三角形将被分成两个三角形，分别为013、042。

三角形与切割平面有两个交点，两个交点都在边上。这时，原有的三角形将被分成三个三角形，分别为：034、561、126。

其它（无交点、三角形完全在切割平面上、一条边在切割平面上）

那么，我们如何求线段与平面的交点呢？

即已知平面ABC，线段P0P1，求交点P。

故：

N为平面ABC法向量，可得：N= AB X AC；

P在P0P1上，可得：P = P0 + t * L;   L = P1 - P0;

又因P在平面ABC上，可得： N * PA = 0;

代入得：

=> N * （A - P0 + t * L） = 0;

=> N * (A - P0)   + t * N * L = 0;

=> t =  (P0 - A) * N / (N * L);

=> t =  (P0 - A) * (AB X AC) / (N * (P1 - P0));

最终求得P坐标，因为P0P1是线段而非直线，所以我们需要再做个判断，P是否在线段P0P1中间，用向量点乘可轻易实现。

具体代码如下，其中abc为切割平面上的三个顶点（确保必定构成一个平面）：

public static GameObject[] Split(GameObject obj, Vector3 a, Vector3 b, Vector3 c) {  if(obj == null)  {  return null;  }  MeshFilter filter = obj.GetComponent<MeshFilter>();  if(filter == null)  {  return null;  }   //切割面位置调整为相对于模型的本地坐标  a = a - obj.transfORM.position;  b = b - obj.transform.position;  c = c - obj.transform.position;    List<Vector3> vertices = new List<Vector3>(filter.mesh.vertices);  List<int> triangles = new List<int>(filter.mesh.triangles);  List<Vector2> uvs = new List<Vector2>(filter.mesh.uv);   for (int i = 0; i < filter.mesh.triangles.Length; i = i + 3)  {  //取三角形;  Vector3[] p = new Vector3[3];  for (int m = 0; m < 3; m++)  {   p[m] = filter.mesh.vertices[filter.mesh.triangles[i + m]];  }   //0 1 2   //1 2 0 ==> 切割每条边，判断是否有交点，如有交点，在交点处生成两个新的顶点:L/R  //2 0 1  //凡是顶点与平面相交的，一律以新顶点替换  //判断以交点为其中一个顶点的三角形在面的哪一面  //指定:交点到其它顶点形成的向量与平面法向量方向一致，则使用L，否则使用R  //无交点  //其中一个顶点在平面上  //其中的一条边在平面上  //整个三角形都在平面上   List<Point> cross = new List<Point>();   for (int m = 0; m < 3; m++)  {   //求线段与面的交点-无交点返回null   Point tpoint = MathfUtils.LineCrossPlane(p[m], p[(m + 1) % 3], a, b, c);    //排除线段两个端点与平面相交的情况;   if (MathfUtils.PointAtPlane(p[m], a, b, c) || MathfUtils.PointAtPlane(p[(m + 1) % 3], a, b, c))   {   cross.Add(null);   continue;   }    cross.Add(tpoint);  }   int tcount = cross.FindAll(t => t != null).Count;   if (tcount == 0)  {   //完全没交点;   continue;  }     if(tcount == 1)  {   //只与一条边有交点;   //012 tidx = 0 交点x在 0-1上，则有三角形 02x 12x   //012 tidx = 1 交点x在 1-2上，则有三角形 01x 02x   //012 tidx = 2 交点x在 2-3上，则有三角形 01x 12x   int tidx = cross.FindIndex(t => t != null);   if(tidx < 0)   {   continue;   }   vertices.Add(cross[tidx].GetVector3());   vertices.Add(cross[tidx].GetVector3());   Vector2 tuv = (uvs[triangles[i + tidx]] + uvs[triangles[i + (tidx + 1) % 3]]) * 0.5f;   uvs.Add(tuv);   uvs.Add(tuv);    //计算法线，保证新三角形与原来的三角形法线保持一致;   Vector3 nor0 = Vector3.Cross((p[1] - p[0]).normalized, (p[2] - p[0]).normalized);    //改一个   triangles[i + 0] = filter.mesh.triangles[i + tidx];   triangles[i + 1] = filter.mesh.triangles[i + (tidx + 2) % 3];   triangles[i + 2] = vertices.Count - 2;   Vector3 nor1 = Vector3.Cross((vertices[triangles[i + 1]] - vertices[triangles[i + 0]]).normalized,   (vertices[triangles[i + 2]] - vertices[triangles[i + 0]]).normalized);   if(Vector3.Dot(nor0, nor1) < 0)   {   //使用法线方向判断三角形顶点顺序是否与原来一致   int tpidx = triangles[i + 1];   triangles[i + 1] = triangles[i + 2];   triangles[i + 2] = tpidx;   }    //新增一个   triangles.Add(filter.mesh.triangles[i + (tidx + 1) % 3]);   triangles.Add(filter.mesh.triangles[i + (tidx + 2) % 3]);   triangles.Add(vertices.Count - 1);   Vector3 nor2 = Vector3.Cross((vertices[triangles[triangles.Count - 2]] - vertices[triangles[triangles.Count - 3]]).normalized,   (vertices[triangles[triangles.Count - 1]] - vertices[triangles[triangles.Count - 3]]).normalized);   if (Vector3.Dot(nor0, nor2) < 0)   {   int tpidx = triangles[triangles.Count - 1];   triangles[triangles.Count - 1] = triangles[triangles.Count - 2];   triangles[triangles.Count - 2] = tpidx;   }   }   if(tcount == 2)  {   //与两条边有交点;   //012 tidx = 0 交点xy不在 0-1上，则有三角形 xy2 xy1 01y   //012 tidx = 1 交点xy不在 1-2上，则有三角形 xy0 xy2 12y   //012 tidx = 2 交点xy不在 2-3上，则有三角形 xy1 xy0 01y   // x-y-tidx+2 是独立三角形，使用一组顶点   int tidx = cross.FindIndex(t => t == null);   if (tidx < 0)   {   continue;   }    //计算法线，保证新三角形与原来的三角形法线保持一致;   Vector3 nor0 = Vector3.Cross((p[1] - p[0]).normalized, (p[2] - p[0]).normalized);    //x   vertices.Add(cross[(tidx + 1) % 3].GetVector3());   vertices.Add(cross[(tidx + 1) % 3].GetVector3());   Vector2 tuvx = (uvs[triangles[i + (tidx + 1) % 3]] + uvs[triangles[i + (tidx + 2) % 3]]) * 0.5f;   uvs.Add(tuvx);   uvs.Add(tuvx);   //y   vertices.Add(cross[(tidx + 2) % 3].GetVector3());   vertices.Add(cross[(tidx + 2) % 3].GetVector3());   Vector2 tuvy = (uvs[triangles[i + tidx]] + uvs[triangles[i + (tidx + 2) % 3]]) * 0.5f;   uvs.Add(tuvy);   uvs.Add(tuvy);    //改一个   triangles[i + 0] = filter.mesh.triangles[i + (tidx + 2) % 3];   triangles[i + 1] = vertices.Count - 4;   triangles[i + 2] = vertices.Count - 2;   Vector3 nor1 = Vector3.Cross((vertices[triangles[i + 1]] - vertices[triangles[i + 0]]).normalized,   (vertices[triangles[i + 2]] - vertices[triangles[i + 0]]).normalized);   if (Vector3.Dot(nor0, nor1) < 0)   {   int tpidx = triangles[i + 1];   triangles[i + 1] = triangles[i + 2];   triangles[i + 2] = tpidx;   }    //新增一个   triangles.Add(filter.mesh.triangles[i + (tidx + 1) % 3]);   triangles.Add(vertices.Count - 3);   triangles.Add(vertices.Count - 1);   Vector3 nor2 = Vector3.Cross((vertices[triangles[triangles.Count - 2]] - vertices[triangles[triangles.Count - 3]]).normalized,   (vertices[triangles[triangles.Count - 1]] - vertices[triangles[triangles.Count - 3]]).normalized);   if (Vector3.Dot(nor0, nor2) < 0)   {   int tpidx = triangles[triangles.Count - 1];   triangles[triangles.Count - 1] = triangles[triangles.Count - 2];   triangles[triangles.Count - 2] = tpidx;   }    //新增一个   triangles.Add(filter.mesh.triangles[i + tidx % 3]);   triangles.Add(filter.mesh.triangles[i + (tidx + 1) % 3]);   triangles.Add(vertices.Count - 1);   Vector3 nor3 = Vector3.Cross((vertices[triangles[triangles.Count - 2]] - vertices[triangles[triangles.Count - 3]]).normalized,   (vertices[triangles[triangles.Count - 1]] - vertices[triangles[triangles.Count - 3]]).normalized);   if (Vector3.Dot(nor0, nor3) < 0)   {   int tpidx = triangles[triangles.Count - 1];   triangles[triangles.Count - 1] = triangles[triangles.Count - 2];   triangles[triangles.Count - 2] = tpidx;   }  }  }   //根据顶点索引数组确定mesh被分成了几份  //经实验：不可行;因为同一个位置的点在不同的面中是不同的点，无法判断这两个三角形是否是连接起来的  //故只能按方向将模型分成两个  List<List<int>> ntriangles = new List<List<int>>();  List<List<int>> temps = new List<List<int>>();  List<List<Vector3>> nvertices = new List<List<Vector3>>();  List<List<Vector2>> nuvs = new List<List<Vector2>>();   //切割面的法向量;  Vector3 pnormal = Vector3.Cross((c - a).normalized, (b - a).normalized);  ntriangles.Add(new List<int>());  ntriangles.Add(new List<int>());  temps.Add(new List<int>());  temps.Add(new List<int>());  nuvs.Add(new List<Vector2>());  nuvs.Add(new List<Vector2>());  nvertices.Add(new List<Vector3>());  nvertices.Add(new List<Vector3>());  for (int i = 0; i < triangles.Count; i = i + 3)  {  //判断新的三角形在面的哪一侧;  float t = 0;  for(int j = 0; j < 3; j++)  {   Vector3 dir = (vertices[triangles[i + j]] - a).normalized;   float tt = Vector3.Dot(dir, pnormal);   t = Mathf.Abs(tt) > Mathf.Abs(t) ? tt : t;  }    int tidx = t >= 0 ? 0 : 1;     for (int j = 0; j < 3; j++)  {   int idx = temps[tidx].IndexOf(triangles[i + j]);   if (idx < 0)   {   ntriangles[tidx].Add(nvertices[tidx].Count);   nvertices[tidx].Add(vertices[triangles[i + j]]);   temps[tidx].Add(triangles[i + j]);   nuvs[tidx].Add(uvs[triangles[i + j]]);   continue;   }    ntriangles[tidx].Add(idx);  }  }   if(nvertices[0].Count == 0 || nvertices[1].Count == 0)  {  //没有切割到物体  return null;  }   //生成新的模型;  List<GameObject> items = new List<GameObject>();  MeshRenderer render = obj.GetComponent<MeshRenderer>();  for (int i = 0; i < ntriangles.Count; i++)  {  GameObject tobj = new GameObject(i.ToString());  tobj.transform.position = obj.transform.position;  items.Add(tobj);  MeshFilter fi = tobj.AddComponent<MeshFilter>();  MeshRenderer mr = tobj.AddComponent<MeshRenderer>();    if(render != null)  {   mr.material = render.material;  }   Mesh mesh = new Mesh();  mesh.vertices = nvertices[i].ToArray();  mesh.triangles = ntriangles[i].ToArray();  mesh.uv = nuvs[i].ToArray();   mesh.RecalculateNormals();  mesh.RecalculateTangents();  mesh.RecalculateBounds();   fi.mesh = mesh;  }   return items.ToArray();}

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