Unity3D自定义创建圆锥体
前言
这几天琢磨着开发个个人作品的时候，发现原来Unity3D官方没有提供圆锥体的创建功能，就自己做了个编辑器扩展。鉴于之前搜索Mesh编程的时候很少有博客把自己的算法讲清楚，这里我抛砖引玉，尽我所能为一些初学者提供参考，当然，算法未必优，如有更好的算法并乐意知会我则不胜感激，我是大龄转行Unity3D开发，一路行来都是自己琢磨，比较辛苦，先行谢过。
软件环境
Win10 + Unity3D 2017.3.0f3
正文
基本思路是以原点为圆锥体底部圆的中心点，以其正上方1单元处的点为圆锥体锥尖顶点，其他点参照Cylinder为分布在半径为0.5单元的圆上，每20度一个点，这样总共加起来的顶点数量是38个，三角形索引数组数量是108个（锥体可以看作底部圆心上移，所以这两部分的三角形数量是相等的，而底部每20度一个点，那么就有18个三角形，所以结果就是18∗3∗2=10818∗3∗2=108）。
下面开始逐步分解实现。
编辑器扩展
首先，扩展编辑器，在GameObject/3D Object下新建一个Cone菜单，为了假装是亲生的，就和Cube等原生菜单放在一起好了。
[MenuItem("GameObject/3D Object/Cone",false,priority = 7)]
public static void CreateCone()
{
SpawnConeInHierarchy();
}
这里主要就是利用MenuItem特性来实现的，其中false表示该菜单不需要有效性验证，priority=7控制菜单显示的位置，可以参考这里： Unity扩展Hierachry的右键菜单
方便起见，我把图贴下面：
接下来实现SpawnConeInHierarchy方法：
private static void SpawnConeInHierarchy()
{
Transform[] selections = Selection.GetTransforms(SelectionMode.TopLevel | SelectionMode.ExcludePrefab);
if (selections.Length <= 0)
{
GameObject cone = new GameObject("Cone");
cone.transform.position = Vector3.zero;
cone.transform.rotation = Quaternion.identity;
cone.transform.localScale = Vector3.one;
//SetMesh(cone);
return;
}
foreach (Transform selection in selections)
{
GameObject cone = new GameObject("Cone");
cone.transform.SetParent(selection);
cone.transform.localPosition = Vector3.zero;
cone.transform.localRotation = Quaternion.identity;
cone.transform.localScale = Vector3.one;
//SetMesh(cone);
}
}
这里分两种情况，如果没有在Hierarchy面板选中任何物体，那么就在根目录下生成一个名字为”Cone”的GameObject，如果有选中物体，则生成的”Cone”会变为选中项的子物体。
PS:这里有个Bug，如果同时选中了多个物体，又是采用的Hierarchy面板右键菜单的方式，那么会在每个选中物体下都生成与选中物体数量相同的子物体，见下图。这个Bug应该不仅限于版本2017.3，因为我在网上有搜到一个同情况的帖子，时间是2016年8月。
目前这个Bug我已经提交给官方确认了，他们已转交给QA，不过不影响使用，避免办法就是不用右键菜单，而是点击菜单栏”GameObject”下的菜单。
到此为止，我们已经扩展了编辑器菜单，但是生成出来的是空物体，接下来我们实现SetMesh方法以创建Mesh，让圆锥体显示出来。
创建Mesh
分两部，首先绘出底部的圆。
绘制圆形底部
圆心已经确定为原点，半径为0.5f，圆上分布共20个点，那么每个点的坐标就可以用三角函数算出。
private static void SetMesh(GameObject go)
{
if (null == go)
return;
//仿Cylinder参数
float myRadius = 0.5f;
int myAngleStep = 20;
Vector3 myTopCenter = new Vector3(0, 1, 0);
Vector3 myBottomCenter = Vector3.zero;
//构建顶点数组和UV数组
//每20度一个顶点，再加上圆心，得出顶点数组长度
Vector3[] myVertices = new Vector3[360 / myAngleStep + 1];
//因为uv数组和顶点数组是一一对应的，所以这里同时计算uv数组
Vector2[] myUV = new Vector2[myVertices.Length];
//将圆心作为第一个顶点，对应的uv设置为贴图正中
myVertices[0] = myBottomCenter;
myUV[0] = new Vector2(0.5f, 0.5f);
//循环计算其他顶点坐标
for (int i = 1; i <= myVertices.Length / 2; i++)
{
float curAngle = i * myAngleStep * Mathf.Deg2Rad;
float curX = myRadius * Mathf.Cos(curAngle);
float curZ = myRadius * Mathf.Sin(curAngle);
myVertices[i] = new Vector3(curX, 0, curZ);
//顶点坐标范围是[-0.5,0.5]，而uv坐标范围是[0,1],所以要进行转换
myUV[i] = new Vector2(curX + 0.5f, curZ + 0.5f);
}
接下来，构建三角形索引数组，19个顶点，共18个三角形，所以数组长度是18 * 3 = 54。
int[] myTriangle = new int[(myVertices.Length - 1) * 3];
//每三个索引（即顶点数组中的顶点索引值）为一个三角形索引组
for (int i = 0; i <= myTriangle.Length - 3; i = i+3)
{
//每组都以圆心起始
myTriangle[i] = 0;
//为能从圆锥底部看见物体，这里按逆时针顺序排列，也就是(0 1 2 0 2 3...)
myTriangle[i + 1] = i / 3 + 1;
//最后一个三角形时终点索引应为1
myTriangle[i + 2] = i + 2 == myTriangle.Length / 2 - 1 ? 1 : i / 3 + 2;
}
}
最后，分配mesh，赋值材质后就可以看到一个圆形物体了。
//构建mesh
Mesh myMesh = new Mesh();
myMesh.name = "Cone";
myMesh.vertices = myVertices;
myMesh.triangles = myTriangle;
myMesh.uv = myUV;
myMesh.RecalculateBounds();
myMesh.RecalculateNormals();
myMesh.RecalculateTangents();
//分配mesh
MeshFilter mf = go.AddComponent<MeshFilter>();
mf.mesh = myMesh;
//分配材质
MeshRenderer mr = go.AddComponent<MeshRenderer>();
Material myMat = new Material(Shader.Find("Standard"));
mr.sharedMaterial = myMat;
因为底部没光照，所以看起来是黑的，另外，上面的代码是我从最终代码中手动修改得到的，可能有错误，只是用于理解思路，完整代码会在最后给出。
完善锥体
底部圆既然已经绘制成功，锥体可以理解为将圆心上移即可，在顶点数量上，三角形索引数组上都相当于double了一份即可。
这里有个情况说明一下，我本来是想共用圆上顶点的，这样整个锥体的顶点数就是20，但经过测试是不可以的，我参考了Cube，顶点数是24，说明不同面的顶点是不能共用的，可能是因为法线方向等因素吧。
修改后的完整代码如下:
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEditor;
using System;
public class ConeCreatorEditor
{
[MenuItem("GameObject/3D Object/Cone",false,priority = 7)]
public static void CreateCone()
{
SpawnConeInHierarchy();
}
private static void SetMesh(GameObject go)
{
if (null == go)
return;
//仿Cylinder参数
float myRadius = 0.5f;
int myAngleStep = 20;
Vector3 myTopCenter = new Vector3(0, 1, 0);
Vector3 myBottomCenter = Vector3.zero;
//构建顶点数组和UV数组
Vector3[] myVertices = new Vector3[360 / myAngleStep * 2 + 2];
//
Vector2[] myUV = new Vector2[myVertices.Length];
//这里我把锥尖顶点放在了顶点数组最后一个
myVertices[0] = myBottomCenter;
myVertices[myVertices.Length - 1] = myTopCenter;
myUV[0] = new Vector2(0.5f, 0.5f);
myUV[myVertices.Length - 1] = new Vector2(0.5f,0.5f);
//因为圆上顶点坐标相同，只是索引不同，所以这里循环一般长度即可
for (int i = 1; i <= (myVertices.Length -2) / 2; i++)
{
float curAngle = i * myAngleStep * Mathf.Deg2Rad;
float curX = myRadius * Mathf.Cos(curAngle);
float curZ = myRadius * Mathf.Sin(curAngle);
myVertices[i] = myVertices[i + (myVertices.Length - 2) / 2] = new Vector3(curX, 0, curZ);
myUV[i] = myUV[i + (myVertices.Length - 2) / 2] = new Vector2(curX + 0.5f, curZ + 0.5f);
}
//构建三角形数组
int[] myTriangle = new int[(myVertices.Length - 2) * 3];
for (int i = 0; i <= myTriangle.Length - 3; i = i+3)
{
if (i + 2 < myTriangle.Length / 2)
{
myTriangle[i] = 0;
myTriangle[i + 1] = i / 3 + 1;
myTriangle[i + 2] = i + 2 == myTriangle.Length / 2 - 1 ? 1 : i / 3 + 2;
}
else
{
//绘制锥体部分，索引组起始点都为锥尖
myTriangle[i] = myVertices.Length - 1;
//锥体最后一个三角形的中间顶点索引值为19
myTriangle[i + 1] = i == myTriangle.Length - 3 ? 19 : i / 3 + 2;
myTriangle[i + 2] = i / 3 + 1;
}
}
//构建mesh
Mesh myMesh = new Mesh();
myMesh.name = "Cone";
myMesh.vertices = myVertices;
myMesh.triangles = myTriangle;
myMesh.uv = myUV;
myMesh.RecalculateBounds();
myMesh.RecalculateNormals();
myMesh.RecalculateTangents();
//分配mesh
MeshFilter mf = go.AddComponent<MeshFilter>();
mf.mesh = myMesh;
//分配材质
MeshRenderer mr = go.AddComponent<MeshRenderer>();
Material myMat = new Material(Shader.Find("Standard"));
mr.sharedMaterial = myMat;
}
private static void SpawnConeInHierarchy()
{
Transform[] selections = Selection.GetTransforms(SelectionMode.TopLevel | SelectionMode.ExcludePrefab);
if (selections.Length <= 0)
{
GameObject cone = new GameObject("Cone");
cone.transform.position = Vector3.zero;
cone.transform.rotation = Quaternion.identity;
cone.transform.localScale = Vector3.one;
//设置创建操作可撤销
Undo.RegisterCreatedObjectUndo(cone, "Undo Creating Cone");
SetMesh(cone);
return;
}
foreach (Transform selection in selections)
{
GameObject cone = new GameObject("Cone");
cone.transform.SetParent(selection);
cone.transform.localPosition = Vector3.zero;
cone.transform.localRotation = Quaternion.identity;
cone.transform.localScale = Vector3.one;
//设置创建操作可撤销
Undo.RegisterCreatedObjectUndo(cone, "Undo Creating Cone");
SetMesh(cone);
}
}
}
PS：这里的uv设置比较简单，所以对贴图也特定要求，不然图片会比较扭曲，需要的朋友可以自行修改。
结果
