유니티 - 절차적 메시로 3D 복셀 만들기 (Make 3D Voxels with Procedural Mesh)

Unity 전체 링크

 

참고

- 절차적 메시로 정점이 24개인 큐브 만들기

- 절차적 메시로 2D 복셀 만들기

 

2D 복셀을 3D 복셀로 확장해보자.

 

먼저 voxelData가 2차원 int[,]에서 3차원 int[,,]로 변경된다.

2D에서 [z, x]를 그대로 유지하기 위해 [y, z, x]로 확장한다.

아래의 좌표는 위의 그림에 있는 피라미드가 된다.

    int[,,] voxelData = new int[,,] { // [y, z, x]
        { // y = 0
            { 1, 1, 1, 1, 1 }, // => x
            { 1, 0, 0, 0, 1 }, // ↓ z
            { 1, 0, 1, 0, 1 },
            { 1, 0, 0, 0, 1 },
            { 1, 1, 1, 1, 1 },
        },
        { // y = 1
            { 0, 0, 0, 0, 0 }, // => x
            { 0, 1, 1, 1, 0 }, // ↓ z
            { 0, 1, 1, 1, 0 },
            { 0, 1, 1, 1, 0 },
            { 0, 0, 0, 0, 0 },
        },
        { // y = 2
            { 0, 0, 0, 0, 0 }, // => x
            { 0, 0, 0, 0, 0 }, // ↓ z
            { 0, 0, 1, 0, 0 },
            { 0, 0, 0, 0, 0 },
            { 0, 0, 0, 0, 0 },
        },
    };

 

배열의 차원이 바뀌었으므로 yLength를 추가하고 z/xLength도 변경한다.

    public int yLength
    {
        get { return voxelData.GetLength(0); }
    }

    public int zLength
    {
        get { return voxelData.GetLength(1); }
    }

    public int xLength
    {
        get { return voxelData.GetLength(2); }
    }

 

마찬가지로 y값이 추가된 것에 대해 코드를 확장하였다.

    public int getData(int x, int y, int z)
    {
        return voxelData[y, z, x];
    }
    
    public bool isPossibleDrawing(int x, int y, int z, int dir)
    {
        Vector3Int coord = new Vector3Int(x, y, z) + direction[dir];

        if (coord.y < 0 || coord.y >= yLength
            || coord.z < 0 || coord.z >= zLength
            || coord.x < 0 || coord.x >= xLength) return true;

        return getData(coord.x, coord.y, coord.z) == 0;
    }

 

면을 그릴 때도 y 좌표를 고려하도록 수정한다.

    void makeFace(int x, int y, int z, int dir)
    {   
        for(int i = 0; i < 4; i++)
        {
            Vector3 v = Vector3.Scale(baseVertices[faceNumber[dir][i]], size) + offset;

            v.x += (x * size.x);
            v.y += (y * size.y);
            v.z += (z * size.z);

            vertices.Add(v);
        }

        int vIdx = vertices.Count;

        triangles.Add(vIdx - 4 + 0);
        triangles.Add(vIdx - 4 + 1);
        triangles.Add(vIdx - 4 + 3);

        triangles.Add(vIdx - 4 + 1);
        triangles.Add(vIdx - 4 + 2);
        triangles.Add(vIdx - 4 + 3);
    }

 

setMeshData가 y에 대해서도 for문을 수행하도록 수정하면 완료된다.

    void setMeshData(Voxels voxel)
    {
        vertices.Clear();
        triangles.Clear();

        for(int y = 0; y < voxel.yLength; y++)
        {
            for (int z = 0; z < voxel.zLength; z++)
            {
                for (int x = 0; x < voxel.xLength; x++)
                {
                    if (voxel.getData(x, y, z) == 0) continue;

                    for (int dir = 0; dir < 6; dir++)
                    {
                        if (voxel.isPossibleDrawing(x, y, z, dir))
                        {
                            makeFace(x, y, z, dir);
                        }
                    }
                }
            }
        } 
    }

 

코드를 실행하면 정상적으로 좌표를 바탕으로 3D Voxel을 만들 수 있다.

 

전체 코드는 다음과 같다.

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

public class Voxels
{
    int[,,] voxelData = new int[,,] { // [y, z, x]
        { // y = 0
            { 1, 1, 1, 1, 1 }, // => x
            { 1, 0, 0, 0, 1 }, // ↓ z
            { 1, 0, 1, 0, 1 },
            { 1, 0, 0, 0, 1 },
            { 1, 1, 1, 1, 1 },
        },
        { // y = 1
            { 0, 0, 0, 0, 0 }, // => x
            { 0, 1, 1, 1, 0 }, // ↓ z
            { 0, 1, 1, 1, 0 },
            { 0, 1, 1, 1, 0 },
            { 0, 0, 0, 0, 0 },
        },
        { // y = 2
            { 0, 0, 0, 0, 0 }, // => x
            { 0, 0, 0, 0, 0 }, // ↓ z
            { 0, 0, 1, 0, 0 },
            { 0, 0, 0, 0, 0 },
            { 0, 0, 0, 0, 0 },
        },
    };

    Vector3Int[] direction =
    {
        new Vector3Int(0, 0, +1), // FORWARD
        new Vector3Int(+1, 0, 0), // RIGHT
        new Vector3Int(0, +1, 0), // UP    
        new Vector3Int(0, 0, -1), // BACK   
        new Vector3Int(-1, 0, 0), // LEFT
        new Vector3Int(0, -1, 0), // DOWN    
    };
    public int yLength
    {
        get { return voxelData.GetLength(0); }
    }

    public int zLength
    {
        get { return voxelData.GetLength(1); }
    }

    public int xLength
    {
        get { return voxelData.GetLength(2); }
    }

    public int getData(int x, int y, int z)
    {
        return voxelData[y, z, x];
    }
    
    public bool isPossibleDrawing(int x, int y, int z, int dir)
    {
        Vector3Int coord = new Vector3Int(x, y, z) + direction[dir];

        if (coord.y < 0 || coord.y >= yLength
            || coord.z < 0 || coord.z >= zLength
            || coord.x < 0 || coord.x >= xLength) return true;

        return getData(coord.x, coord.y, coord.z) == 0;
    }
}

[RequireComponent(typeof(MeshRenderer), typeof(MeshFilter))]
public class ProceduralVoxels : MonoBehaviour
{
    public Vector3 size = new Vector3(1.0f, 1.0f, 1.0f);
    public Vector3 offset = new Vector3(0, 0, 0);

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

    public enum Direction
    {
        FORWARD, // (0, 0, +1)
        RIGHT,   // (+1, 0, 0)
        UP,      // (0, +1, 0)
        BACK,    // (0, 0, -1)
        LEFT,    // (-1, 0, 0)
        DOWN     // (0, -1, 0)
    }

    public int[][] faceNumber =
    {
        new int[] {0, 1, 2, 3}, // FORWARD
        new int[] {5, 0, 3, 6}, // RIGHT 
        new int[] {5, 4, 1, 0}, // UP     
        new int[] {4, 5, 6, 7}, // BACK  
        new int[] {1, 4, 7, 2}, // LEFT 
        new int[] {3, 2, 7, 6}, // DOWN    
    };

    Vector3[] baseVertices =
    {
        new Vector3(+0.5f, +0.5f, +0.5f),
        new Vector3(-0.5f, +0.5f, +0.5f),
        new Vector3(-0.5f, -0.5f, +0.5f),
        new Vector3(+0.5f, -0.5f, +0.5f),
        new Vector3(-0.5f, +0.5f, -0.5f),
        new Vector3(+0.5f, +0.5f, -0.5f),
        new Vector3(+0.5f, -0.5f, -0.5f),
        new Vector3(-0.5f, -0.5f, -0.5f),
    };

    void OnValidate()
    {
        if (mesh == null) return;

        if (size.magnitude > 0 || offset.magnitude > 0)
        {
            setMeshData(new Voxels());
            createProceduralMesh();
        }
    }

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

        setMeshData(new Voxels());
        createProceduralMesh();
    }

    void makeFace(int x, int y, int z, int dir)
    {   
        for(int i = 0; i < 4; i++)
        {
            Vector3 v = Vector3.Scale(baseVertices[faceNumber[dir][i]], size) + offset;

            v.x += (x * size.x);
            v.y += (y * size.y);
            v.z += (z * size.z);

            vertices.Add(v);
        }

        int vIdx = vertices.Count;

        triangles.Add(vIdx - 4 + 0);
        triangles.Add(vIdx - 4 + 1);
        triangles.Add(vIdx - 4 + 3);

        triangles.Add(vIdx - 4 + 1);
        triangles.Add(vIdx - 4 + 2);
        triangles.Add(vIdx - 4 + 3);
    }

    void setMeshData(Voxels voxel)
    {
        vertices.Clear();
        triangles.Clear();

        for(int y = 0; y < voxel.yLength; y++)
        {
            for (int z = 0; z < voxel.zLength; z++)
            {
                for (int x = 0; x < voxel.xLength; x++)
                {
                    if (voxel.getData(x, y, z) == 0) continue;

                    for (int dir = 0; dir < 6; dir++)
                    {
                        if (voxel.isPossibleDrawing(x, y, z, dir))
                        {
                            makeFace(x, y, z, dir);
                        }
                    }
                }
            }
        } 
    }

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

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

 

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