UPL6-7——手动合并网格

前置知识：UED——Unity编辑器拓展

本章代码关键字

CombineInstance                    // 网格实例化参数
CombineInstance.mesh            // 网格属性
CombineInstance.subMeshIndex    // 使用的子网格索引
CombineInstance.transform        // 将网格的顶点变换到某个空间坐标系下的4*4空间变换矩阵
transform.worldToLocalMatrix    // 获取可以将点从世界空间转换到本地空间的矩阵
transform.localToWorldMatrix    // 获取可以将点从本地空间转换到世界空间的矩阵
mesh.vertexCount                // 获取网格的顶点数量
mesh.indexFormat                // 网格的索引格式，可以是uint16或uint32，默认是uint16
IndexFormat.UInt16                // uint16的索引格式，它使得网格最多可支持65535个顶点
IndexFormat.UInt32                // uint32的所有格式，它使得网格最多可支持42亿个顶点
mesh.CombineMeshes()            // 合并网格，需要传入需要被合并网格的CombineInstance数据，是否合并为单个子网格，是否应用CombineInstance的空间变换矩阵，是否包含光照贴图数据
mesh.RecalculateBounds()        // 重新计算网格的包围盒信息
mesh.RecalculateNormals()        // 重新计算网格的法线信息，顶点发生合并变化并且需要用法线贴图时需要重新算

为什么要手动合并网格

静态批处理虽然可以帮助我们自动合并静态物体，
但是它会保留原始网格，会增加内存开销，并且动态创建的对象，也不会自动进行静态批处理
而我们自己手动来合并网格，不仅可以减少 DrawCall，还可以解决这些问题：

我们可以自己合并网格后，销毁原网格，节省内存
动态创建的对象，可以通过我们自己来控制网格合并
可以整体变换（移动、旋转、缩放）合并后的网格对象
我们甚至可以再拓展一下，自己合并材质和网格，让不同材质之间的物体也能一起处理

总的来说，手动合并网格比起静态批处理更加的灵活可控

合并网格的必备知识

网格合并方法

Mesh 中的 CombineMeshes 方法
1
void CombineMeshes(CombineInstance[] combine, bool mergeSubMeshes = true, bool useMatrices = true, bool hasLightmapData = false)
- 参数1：combine 表示合并实例数组
  - CombineInstance 实例化参数
    - 属性 mesh：Mesh 要合并的网格
    - 属性 subMeshIndex：int 使用的子网格索引
    - 属性 transform：Matrix4x4 空间变换矩阵
      
      一般用传入：父对象.worldToLocalMatrix * 子对象.localToWorldMatrix 用于将子网格顶点从子对象本地空间转换到父对象的本地空间
      
      其中：
      父对象.worldToLocalMatrix 表示将点从世界空间转换到父对象本地空间
      子对象.localToWorldMatrix 表示将点从子对象本地空间转换到世界空间
- 参数2：mergeSubMeshes 表示是否合并为单个子网格，true 合并为单个子网格（需要相同材质）、false 保留多个子网格(可不同材质)
- 参数3：useMatrices 表示是否应用变换矩阵，true 将保持空间位置
- 参数4：hasLightmapData 表示是否包含光照贴图数据
合并网格流程
1. 获取想要合并的网格的网格数据
2. 根据网格数据实例化对应个数的 CombineInstance 对象
3. 创建一个新的网格对象，并设置顶点索引格式（用于将子网格顶点从子对象本地空间转换到父对象的本地空间）
4. 调用 CombineMeshes 方法，传入 CombineInstance 数组和相关参数进行网格合并
5. 得到对应网格后重新计算法线和包围盒等数据
  - 包围盒：一定要重新算
  - 法线、切线：顶点发生合并变化并且需要用法线贴图时需要重新算
6. 得到合并后的网格即可根据需求使用它

using UnityEngine;

public class Lesson46 : MonoBehaviour
{
    private void Start()
    {
        CombineMesh();
    }

    private void CombineMesh()
    {
        // 获取想要合并的Mesh
        MeshFilter[] meshFilters = GetComponentsInChildren<MeshFilter>();
        
        // 实例化对应的CombineInstance结构体对象数组
        CombineInstance[] combines = new CombineInstance[meshFilters.Length];
        for (int i = 0; i < meshFilters.Length; i++)
        {
            // 得到想要的合并的网格信息
            combines[i].mesh = meshFilters[i].sharedMesh;
            // 将子网格的顶点位置从当前本地空间转换为父对象的本地空间
            combines[i].transform = this.transform.worldToLocalMatrix * meshFilters[i].transform.localToWorldMatrix;
            Destroy(meshFilters[i].gameObject);
        }

        // 创建新网格并合并网格
        Mesh mesh = new();
        // indexFormat属性默认是Uint16，代表最多支持65535个顶点，如果超过65535个顶点，则此参数一定要设置为Int32
        int totalVertices = 0;
        foreach (var item in combines)
        {
            totalVertices += item.mesh.vertexCount;
        }
        if (totalVertices > 65535)
        {
            mesh.indexFormat = UnityEngine.Rendering.IndexFormat.UInt32;
        }
        mesh.CombineMeshes(combines, true, true, false);
        // 重新计算网格的包围盒和法线
        mesh.RecalculateBounds();
        mesh.RecalculateNormals();
        // 渲染合并后的网格
        MeshFilter filter = this.gameObject.AddComponent<MeshFilter>();
        filter.mesh = mesh;
        MeshRenderer renderer = this.gameObject.AddComponent<MeshRenderer>();
        renderer.material = meshFilters[0].GetComponent<MeshRenderer>().sharedMaterial;
    }
}

合并前：

合并后：

可以看到，网格被合并了，子物体也被销毁，同时 Batch 数量也有效的得到了降低，而且合并的网格对象可以整体的移动，旋转，缩放

存储合并的网络

上文是在运行时合并网格，有时候在实际开发中，我们有时可能需要在开发时就合并网格，并将其存储下来
这样可以减小在运行时合并的开销，因此我们可以基于上文的代码进行修改，将合并后的网格直接作为资源文件存储下来，然后自行决定如何使用

主要流程：要将合并网格功能作为编辑器功能

添加功能入口
获取选中对象
合并选中对象的子对象中的网格
存储网格

using System.IO;
using UnityEditor;
using UnityEngine;

public class CombineMeshEditor : MonoBehaviour
{
    [MenuItem("Tools/Mesh/合并所选对象子物体网格")]
    public static void CombineMesh()
    {
        // 获取当前在窗口选择的GameObject
        GameObject obj = Selection.activeGameObject;
        if (obj == null)
        {
            Debug.LogError("你没有选择任何GameObject");
            return;
        }

        // 获取想要合并的Mesh
        MeshFilter[] meshFilters = obj.GetComponentsInChildren<MeshFilter>();
        if (meshFilters.Length == 0)
        {
            Debug.LogError("你选择的GameObject下的子对象没有MeshFilter");
            return;
        }

        // 实例化对应的CombineInstance结构体对象数组
        CombineInstance[] combines = new CombineInstance[meshFilters.Length];
        for (int i = 0; i < meshFilters.Length; i++)
        {
            // 得到想要的合并的网格信息
            combines[i].mesh = meshFilters[i].sharedMesh;
            // 将子网格的顶点位置从当前本地空间转换为父对象的本地空间
            combines[i].transform = obj.transform.worldToLocalMatrix * meshFilters[i].transform.localToWorldMatrix;
        }

        // 创建新网格并合并网格
        Mesh mesh = new();
        // indexFormat属性默认是Uint16，代表最多支持65535个顶点，如果超过65535个顶点，则此参数一定要设置为Int32
        int totalVertices = 0;
        foreach (var item in combines)
        {
            totalVertices += item.mesh.vertexCount;
        }
        if (totalVertices > 65535)
        {
            mesh.indexFormat = UnityEngine.Rendering.IndexFormat.UInt32;
        }
        mesh.CombineMeshes(combines, true, true, false);
        // 重新计算网格的包围盒和法线
        mesh.RecalculateBounds();
        mesh.RecalculateNormals();

        // 存储合并完成的网格，路径可以通过配置文件存储
        if (!Directory.Exists(Application.dataPath + "/Mesh"))
        {
            Directory.CreateDirectory(Application.dataPath + "/Mesh");
        }
        AssetDatabase.CreateAsset(mesh, "Assets/Mesh/CombineMesh.asset");
        AssetDatabase.Refresh();
    }
}

假设要合并如下的对象的网格：

选择对象，在工具栏点击对应选项

接下来即可得到合并的网格对象：

创建一个空物体，添加 MeshFilter ，使用合并的网格，再添加 MeshRenderer，关联一个材质，即可应用合并出来的网格