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模型

概念​

模型是3D建模软件（如Blender、Maya）创建的数字化对象，包含几何形状（网格）、材质（外观属性）和动画数据。在Unity中，模型通过文件（如FBX、OBJ）导入，成为可渲染的实体。

核心组件

  • 网格（Mesh）：描述几何形状的顶点和三角面（见下图）。
  • 材质（Material）：定义表面反光、颜色等光学特性，依赖着色器（Shader）计算。
  • 纹理（Texture）：贴图图像，增强视觉细节（如木纹、锈迹）。
  • 动画（Animation）：骨骼或顶点动画数据（如角色行走）。

模型的工作流程​

从建模软件到Unity​

  • 导出格式：FBX（推荐）、OBJ等，需注意单位比例（如Maya 1单位=100 Unity米）。
  • 导入设置：调整缩放、材质生成和动画分割。

渲染组件​

  • Mesh Filter：存储网格数据。
  • Mesh Renderer：结合材质渲染网格。
  • Skinned Mesh Renderer：处理骨骼动画的蒙皮网格。

模型的类型​

静态模型 vs 动态模型​

  • 静态模型：场景中固定物体（如建筑），可烘焙光照。
  • 动态模型：需实时计算的物体（如角色），依赖骨骼或顶点动画。

性能优化​

  • LOD（Level of Detail）：根据距离切换不同精度网格。
  • 合批（Batching）：合并相同材质的网格减少DrawCall。
  • 纹理压缩：减少内存占用。

程序化生成模型​

  • 通过代码动态创建网格（如生成地形）：
Mesh mesh = new Mesh();
mesh.vertices = new Vector3[] { /* 顶点 */ };
mesh.triangles = new int[] { /* 三角面索引 */ };
GetComponent<MeshFilter>().mesh = mesh;

面试题​

1. 三维模型的网格数据由什么组成？​

  • 答案：顶点（Vertex）、边（Edge）、面（Face）。

  • 解析：

  • 顶点：存储位置坐标（x,y,z）、法线、UV坐标等信息。

  • 面：通常由三角形构成（三角面），通过顶点索引定义。

  • 示例：一个立方体至少需要8个顶点和12个三角面。

2. 法线和切线的作用是什么？​

  • 答案：

  • 法线：用于光照计算（如漫反射、高光），决定表面明暗。

  • 切线：配合法线贴图实现凹凸效果（如砖墙纹理的立体感）。

3. LOD技术是什么？优缺点？​

  • 答案：

  • 原理：根据距离动态切换模型精度（高模/低模/广告牌）。

  • 优点：减少远处模型的面数，提升渲染性能。

  • 缺点：增加内存占用（需存储多级模型），美术工作量增大。

4. 如何优化模型DrawCall？​

  • 方法：

  • 静态合批：标记Static的模型合并为单一网格（需相同材质）。

  • GPU Instancing：批量渲染相同网格的不同实例（如植被、子弹）。

  • SRP Batcher：减少材质属性设置的CPU开销（需URP/HDRP）。

5. MipMap的作用与原理？​

  • 答案：

  • 作用：根据距离动态切换纹理分辨率，避免远处闪烁或锯齿。

  • 原理：预生成多级缩小的纹理（如512x512→256x256→...），运行时按需加载。

6. 骨骼动画与顶点动画的区别？​

  • 骨骼动画：

  • 原理：骨骼层级驱动顶点，内存占用低（如人物动作）。

  • 适用：角色动画、复杂变形。

  • 顶点动画：

  • 原理：直接记录顶点位移（如布料模拟），精度高但内存消耗大。

7. Animation与Animator的区别？​

  • Animation：控制单一动画播放（Legacy系统）。
  • Animator：管理动画状态机，支持混合、过渡（如 idle→run）。

8. FBX模型导入Unity的注意事项？​

  • 关键点：

  • 缩放：检查导入比例（如1单位=1米）。

  • 材质：是否生成Unity材质或保留外部引用。

  • 动画：分割动画片段并设置循环模式。

9. 如何修复模型法线错误？​

  • 方法：

  • 工具：在建模软件中重新计算法线（Blender/Maya的“Recalculate Normals”）。

  • Shader：使用自定义着色器强制统一法线方向。

10. 蒙皮网格（Skinned Mesh）的工作原理？​

  • 答案：

  • 顶点受骨骼权重影响，骨骼变换时顶点跟随移动（如角色手臂弯曲）。

SkinnedMeshRenderer skin = GetComponent<SkinnedMeshRenderer>();
skin.SetBlendShapeWeight(0, 50f); // 混合形状权重设置

11. 如何实现模型溶解效果？​

  • Shader实现：

  • 使用噪声纹理控制溶解区域。

  • 片段着色器中根据透明度阈值裁剪像素。

12. 如何检测模型性能瓶颈？​

工具

  1. Profiler：查看CPU/GPU耗时，定位高DrawCall或复杂Shader。
  2. Frame Debugger：逐帧分析渲染流程，识别未合批的模型。