유니티 - 절차적 메시와 삼각분할로 다각형 만들기 (Polygon Triangulation with Procedural Mesh)

Unity 전체 링크

 

임의의 오목 다각형을 삼각분할하면 아래와 같은 결과를 얻을 수 있다.

 

주어지는 좌표와 삼각분할을 이용하여 절차적 메시로 다각형을 만들어보자.

---

PolygonTriangulation.cs를 수정한다.

LineRenderer의 triangles는 lineForTriangles로 이름을 변경하고 createProceduralMesh 함수를 가져온다.

여기서는 vertices와 triangles를 List로 관리하는 것이 편하므로 create에서 ToArray()를 이용하였다.

    Mesh mesh;
    List<Vector3> vertices = new List<Vector3>();
    List<int> triangles = new List<int>();

    void createProceduralMesh()
    {
        mesh.Clear();
        mesh.vertices = vertices.ToArray();
        mesh.triangles = triangles.ToArray();
        mesh.RecalculateNormals();

        Destroy(this.GetComponent<MeshCollider>());
        this.gameObject.AddComponent<MeshCollider>();
    }

 

Start에서는 mesh를 할당한다.

    void Start()
    {
        mesh = GetComponent<MeshFilter>().mesh;

        ...
    }

 

triangluation에서 vertices와 triangles를 초기화한다.

그리고 makeTriangle 아래에서 vertices와 triangle에 값을 추가하면 된다.

    void triangluation(int count)
    {
        vertices.Clear();
        triangles.Clear();

        dotList.Clear();
        ...
        
        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            List<Vector3> copy = new List<Vector3>(dotList);

            for (int k = 0; k < copy.Count - 2; k++)
            {
                bool ccw = (CCWby2D(copy[k], copy[k + 1], copy[k + 2]) > 0);
                bool cross = CrossCheckAll(copy, k);

                if (ccw == true && cross == false)
                {
                    /* triangle[0]은 부모의 LineRenderer */
                    makeTriangle(lineForTriangles[i + 1], copy[k], copy[k + 1], copy[k + 2]);

                    vertices.Add(copy[k]);
                    vertices.Add(copy[k + 1]);
                    vertices.Add(copy[k + 2]);

                    triangles.Add(vertices.Count - 3);
                    triangles.Add(vertices.Count - 2);
                    triangles.Add(vertices.Count - 1);

                    copy.RemoveAt(k + 1);
                    dotList = new List<Vector3>(copy);

                    break;
                }
            }
        }
    }

 

OnValidate에서는 triangulation 다음에 createProceduralMesh를 호출하면 된다.

    void OnValidate()
    {
        if(numOfTriangle > 0)
        {
            triangluation(numOfTriangle);
            createProceduralMesh();
        }
    }

 

마지막으로 Mesh Filter와 Renderer를 추가하고 Default-Material로 설정하자.

 

게임을 실행해서 NumOfTriangle을 변경해보자.

 

라인 렌더러를 off하면 아래와 같이 메시만 볼 수 있다.

 

Mesh Renderer를 off하면 콜라이더를 볼 수 있다.

 

여기까지 코드는 다음과 같다.

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

[RequireComponent(typeof(MeshRenderer), typeof(MeshFilter))]
public class PolygonTriangulation : MonoBehaviour
{
    public int numOfTriangle; 

    public GameObject[] goArray;
    List<Vector3> dotList = new List<Vector3>();
    LineRenderer lr;

    LineRenderer[] lineForTriangles;

    Mesh mesh;
    List<Vector3> vertices = new List<Vector3>();
    List<int> triangles = new List<int>();

    void createProceduralMesh()
    {
        mesh.Clear();
        mesh.vertices = vertices.ToArray();
        mesh.triangles = triangles.ToArray();
        mesh.RecalculateNormals();
    }

    float CCWby2D(Vector3 a, Vector3 b, Vector3 c)
    {
        Vector3 p = b - a;
        Vector3 q = c - b;

        return Vector3.Cross(p, q).y;
    }

    void makeTriangle(LineRenderer lr, Vector3 a, Vector3 b, Vector3 c)
    {
        lr.startWidth = lr.endWidth = 1.0f;
        lr.material.color = Color.red;

        lr.positionCount = 3;

        lr.SetPosition(0, a);
        lr.SetPosition(1, b);
        lr.SetPosition(2, c);

        lr.loop = true;
    }

    float getAreaOfTriangle(Vector3 dot1, Vector3 dot2, Vector3 dot3)
    {
        Vector3 a = dot2 - dot1;
        Vector3 b = dot3 - dot1;
        Vector3 cross = Vector3.Cross(a, b);

        return cross.magnitude / 2.0f;
    }

    bool checkTriangleInPoint(Vector3 dot1, Vector3 dot2, Vector3 dot3, Vector3 checkPoint)
    {
        float area = getAreaOfTriangle(dot1, dot2, dot3);
        float dot12 = getAreaOfTriangle(dot1, dot2, checkPoint);
        float dot23 = getAreaOfTriangle(dot2, dot3, checkPoint);
        float dot31 = getAreaOfTriangle(dot3, dot1, checkPoint);

        return (dot12 + dot23 + dot31) <= area + 0.1f /* 오차 허용 */;
    }

    bool CrossCheckAll(List<Vector3> list, int index)
    {
        Vector3 a = list[index];
        Vector3 b = list[index + 1];
        Vector3 c = list[index + 2];

        for (int i = index + 3; i < list.Count; i++)
        {
            if (checkTriangleInPoint(a, b, c, list[i]) == true) return true;
        }

        return false;
    }

    void triangluation(int count)
    {
        vertices.Clear();
        triangles.Clear();

        dotList.Clear();
        foreach (GameObject go in goArray) // init
            dotList.Add(go.transform.position);

        lineForTriangles = this.GetComponentsInChildren<LineRenderer>();

        for (int i = 1; i < lineForTriangles.Length; i++) // init
            lineForTriangles[i].positionCount = 0;

        //int numOfTriangle = dotList.Count - 2;
        if (count > dotList.Count - 2) count = dotList.Count - 2;
        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            List<Vector3> copy = new List<Vector3>(dotList);

            for (int k = 0; k < copy.Count - 2; k++)
            {
                bool ccw = (CCWby2D(copy[k], copy[k + 1], copy[k + 2]) > 0);
                bool cross = CrossCheckAll(copy, k);

                if (ccw == true && cross == false)
                {
                    /* triangle[0]은 부모의 LineRenderer */
                    makeTriangle(lineForTriangles[i + 1], copy[k], copy[k + 1], copy[k + 2]);

                    vertices.Add(copy[k]);
                    vertices.Add(copy[k + 1]);
                    vertices.Add(copy[k + 2]);

                    triangles.Add(vertices.Count - 3);
                    triangles.Add(vertices.Count - 2);
                    triangles.Add(vertices.Count - 1);

                    copy.RemoveAt(k + 1);
                    dotList = new List<Vector3>(copy);

                    break;
                }
            }
        }
    }

    void OnValidate()
    {
        if(numOfTriangle > 0)
        {
            triangluation(numOfTriangle);
            createProceduralMesh();
        }
    }

    void Start()
    {
        mesh = GetComponent<MeshFilter>().mesh;

        foreach (GameObject go in goArray)
            dotList.Add(go.transform.position);

        lr = this.GetComponent<LineRenderer>();
        lr.startWidth = lr.endWidth = 1.0f;
        lr.material.color = Color.blue;

        lr.positionCount = dotList.Count;

        for (int i = 0; i < dotList.Count; i++) 
            lr.SetPosition(i, dotList[i]);

        lr.loop = true; 
    }
}

 

위의 실행결과는 아래의 unitypackage에서 확인 가능하다. (정점이 보완된 코드)

PolygonTriangulationWithProceduralMesh.unitypackage

0.01MB

---

코드 보완

 

쿼드는 삼각형 2개가 아닌 정점 4개로 이루어져 있다.

위의 코드는 중복되는 정점이 생기기 때문에, 존재하는 정점의 경우에는 추가하지 않는다.

따라서 딕셔너리를 이용해 정점의 존재 여부를 체크하고, index를 기억해둔다.

Dictionary<Vector3, int> dic = new Dictionary<Vector3, int>();

 

삼각형을 만드는 곳에서 좌표가 딕셔너리에 존재하지 않으면 추가한다.

딕셔너리에 index를 저장하기 때문에 triangles에 추가할 때 편리하다.

    if (ccw == true && cross == false)
    {
        /* triangle[0]은 부모의 LineRenderer */
        makeTriangle(lineForTriangles[i + 1], copy[k], copy[k + 1], copy[k + 2]);

        for(int c = 0; c < 3; c++)
        {
            if (dic.ContainsKey(copy[k + c])) continue;

            dic[copy[k + c]] = vertices.Count;                     
            vertices.Add(copy[k + c]);
        }

        for(int c = 0; c < 3; c++)
            triangles.Add(dic[copy[k + c]]);

        copy.RemoveAt(k + 1);
        dotList = new List<Vector3>(copy);

        break;
    }

 

최종 보완된 코드는 다음과 같다.

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

[RequireComponent(typeof(MeshRenderer), typeof(MeshFilter))]
public class PolygonTriangulation : MonoBehaviour
{
    public int numOfTriangle; 

    public GameObject[] goArray;
    List<Vector3> dotList = new List<Vector3>();
    LineRenderer lr;

    LineRenderer[] lineForTriangles;

    Mesh mesh;
    List<Vector3> vertices = new List<Vector3>();
    List<int> triangles = new List<int>();
    Dictionary<Vector3, int> dic = new Dictionary<Vector3, int>();

    void createProceduralMesh()
    {
        mesh.Clear();
        mesh.vertices = vertices.ToArray();
        mesh.triangles = triangles.ToArray();
        mesh.RecalculateNormals();

        Destroy(this.GetComponent<MeshCollider>());
        this.gameObject.AddComponent<MeshCollider>();
    }

    float CCWby2D(Vector3 a, Vector3 b, Vector3 c)
    {
        Vector3 p = b - a;
        Vector3 q = c - b;

        return Vector3.Cross(p, q).y;
    }

    void makeTriangle(LineRenderer lr, Vector3 a, Vector3 b, Vector3 c)
    {
        lr.startWidth = lr.endWidth = 1.0f;
        lr.material.color = Color.red;

        lr.positionCount = 3;

        lr.SetPosition(0, a);
        lr.SetPosition(1, b);
        lr.SetPosition(2, c);

        lr.loop = true;
    }

    float getAreaOfTriangle(Vector3 dot1, Vector3 dot2, Vector3 dot3)
    {
        Vector3 a = dot2 - dot1;
        Vector3 b = dot3 - dot1;
        Vector3 cross = Vector3.Cross(a, b);

        return cross.magnitude / 2.0f;
    }

    bool checkTriangleInPoint(Vector3 dot1, Vector3 dot2, Vector3 dot3, Vector3 checkPoint)
    {
        float area = getAreaOfTriangle(dot1, dot2, dot3);
        float dot12 = getAreaOfTriangle(dot1, dot2, checkPoint);
        float dot23 = getAreaOfTriangle(dot2, dot3, checkPoint);
        float dot31 = getAreaOfTriangle(dot3, dot1, checkPoint);

        return (dot12 + dot23 + dot31) <= area + 0.1f /* 오차 허용 */;
    }

    bool CrossCheckAll(List<Vector3> list, int index)
    {
        Vector3 a = list[index];
        Vector3 b = list[index + 1];
        Vector3 c = list[index + 2];

        for (int i = index + 3; i < list.Count; i++)
        {
            if (checkTriangleInPoint(a, b, c, list[i]) == true) return true;
        }

        return false;
    }

    void triangluation(int count)
    {
        vertices.Clear();
        triangles.Clear();
        dic.Clear();

        dotList.Clear();
        foreach (GameObject go in goArray) // init
            dotList.Add(go.transform.position);

        lineForTriangles = this.GetComponentsInChildren<LineRenderer>();

        for (int i = 1; i < lineForTriangles.Length; i++) // init
            lineForTriangles[i].positionCount = 0;

        //int numOfTriangle = dotList.Count - 2;
        if (count > dotList.Count - 2) count = dotList.Count - 2;
        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            List<Vector3> copy = new List<Vector3>(dotList);

            for (int k = 0; k < copy.Count - 2; k++)
            {
                bool ccw = (CCWby2D(copy[k], copy[k + 1], copy[k + 2]) > 0);
                bool cross = CrossCheckAll(copy, k);

                if (ccw == true && cross == false)
                {
                    /* triangle[0]은 부모의 LineRenderer */
                    makeTriangle(lineForTriangles[i + 1], copy[k], copy[k + 1], copy[k + 2]);

                    for(int c = 0; c < 3; c++)
                    {
                        if (dic.ContainsKey(copy[k + c])) continue;

                        dic[copy[k + c]] = vertices.Count;                     
                        vertices.Add(copy[k + c]);
                    }

                    for(int c = 0; c < 3; c++)
                        triangles.Add(dic[copy[k + c]]);

                    copy.RemoveAt(k + 1);
                    dotList = new List<Vector3>(copy);

                    break;
                }
            }
        }
    }

    void OnValidate()
    {
        if(numOfTriangle > 0)
        {
            triangluation(numOfTriangle);
            createProceduralMesh();
        }
    }

    void Start()
    {
        mesh = GetComponent<MeshFilter>().mesh;

        foreach (GameObject go in goArray)
            dotList.Add(go.transform.position);

        lr = this.GetComponent<LineRenderer>();
        lr.startWidth = lr.endWidth = 1.0f;
        lr.material.color = Color.blue;

        lr.positionCount = dotList.Count;

        for (int i = 0; i < dotList.Count; i++) 
            lr.SetPosition(i, dotList[i]);

        lr.loop = true; 
    }
}

 

Unity Plus:

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Unity Pro:

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Unity 프리미엄 학습:

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