Unity如何制作小球挤捏变形效果并回弹

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。

 

转载注明出处。

 

posted @ 2019-10-06 14:49  黄进钿  阅读(5116)  评论(1编辑  收藏  举报