作者：皮皮关马遥

上次由Meta42编写的《300行代码实现Minecraft(我的世界)大地图生成》受到了大量点赞，并获得了成就

原文链接：300行代码实现Minecraft(我的世界)大地图生成

我仔细阅读并研究了文章中的代码，做出了一点改进——在地图上点击会挖掉一个方块。这个新功能本身改动非常小，但是可能恰好是读者们萌妹以求的功能，所以把方法分享给大家，抛砖引玉，自己动手做出Minecraft指日可待 ????

另外，为了符合本专栏诲人不倦的特点，本文分两部分讲，第一部分带着萌新们尽可能看懂Meta42大神用到的代码建模技术，第二部分做代码分析并改动，让地图可以被挖出坑来。高手们可以直接翻看第二部分。

1、用代码建立3D模型的原理

我们很难通过一篇很短的文章学会程序3D建模的方法。但是我想通过简单的图片和说明，让大家理解一些基本的概念，从而大概看懂Minecraft的大地图生成的大致步骤。

如何用脚本画出一个3D立方体呢？

1、确定某个顶点的位置，由于边长固定，其他顶点位置很容易确定。

2、画六个面，我们先从一个正方形面开始看，其他面是一样的。

3、画三角形，一个正方形面由两个三角形构成，如图：

对应工程中的代码为：     

void BuildFace(BlockType typeid, Vector3 corner, Vector3 up, Vector3 right, bool reversed, List<Vector3> verts, List<Vector2> uvs, List<int> tris)
    {
        // index是之前画过的所有的顶点的总数，因为还有其它面的存在
        int index = verts.Count;
       
        // up和right分别是向上和向右的单位方向向量，正方形很容易确定四个顶点的位置
        verts.Add (corner);
        verts.Add (corner + up);
        verts.Add (corner + up + right);
        verts.Add (corner + right);
       
        // UV坐标和贴图有关, 我们先不管它
        Vector2 uvWidth = new Vector2(0.25f, 0.25f);
        …………省略UV的部分…………
       
        // 顶点顺序不同，就朝向不同的方向（3D的面只能从一个方向看，另一个方向看不见）
        // 比如立方体和上面朝上，下面朝下。上面只能从上面看见，下面要从下面才能看见
        // 如果一个三角形的顶点0 1 2是顺时针，1 0 2就是逆时针。
        if (reversed)
        {
            tris.Add(index + 0); tris.Add(index + 1); tris.Add(index + 2);
            tris.Add(index + 2); tris.Add(index + 3); tris.Add(index + 0);
        }
        else
        {
            tris.Add(index + 1); tris.Add(index + 0); tris.Add(index + 2);
            tris.Add(index + 3); tris.Add(index + 2); tris.Add(index + 0);
        }
        // 以上代码把顶点都加入verts列表，把顶点序号都放入了tris列表。之后由其他函数
        // 把所有的顶点和序号信息都传给渲染器
    }

我给这段代码加上了详细的注释，可以看到，要点就是顶点和顶点顺序，以下说明顶点顺序存在的意义：

比如这个正方形，有两个三角形，理论上来说一共有6个顶点。但是由于3D模型有大量顶点是公共的，所以渲染的时候都是尽量复用顶点提高效率。上图只需要4个顶点既可，但是要再用一个列表指定顺序，比如0、1、2、2、3、0，就可以画出两个三角面了。那么如果逆时针画1、0、2、3、2、0，也能画出来。但是这个面的方向是反的。

什么是面的正反方向呢？我们只要在Unity里随便拉一个Plane平面，然后从高处往下和低处往上看，自然就明白了。

明白了BuildFace函数在干嘛，再看BuildBlock函数就简单了，因为BuildBlock函数就是调用了6次BuildFace函数，分别画立方体的上下左右前后六个面而已。但是在画面之前，先判断了该面是不是可以跳过不画：

if (CheckNeedBuildFace(x - 1, y, z))
            BuildFace(typeid, new Vector3(x, y, z), Vector3.up, Vector3.forward, false, verts, uvs, tris);

这个CheckNeedBuildFace的原理是：如果这个面朝左，而这个立方体的左边不是空的（有其他方块），那么就不画了，因为玩家看不到。相反如果左边是空的，它就必须要画出来了。

然后呢，BuildChunk来调用BuildBlock生成每一个方块，这个流程大部分是固定的写法，我也写了详细注释。

public void BuildChunk()
    {
        // 新建一个Mesh，也就是网格
        chunkMesh = new Mesh();

        // 建立三个List，存放所有的顶点、UV、序号。数量可能非常多
        List<Vector3> verts = new List<Vector3>();
        List<Vector2> uvs = new List<Vector2>();
        List<int> tris = new List<int>();
       
        //遍历chunk, 生成其中的每一个Block
        for (int x = 0; x < width; x++)
        {
            for (int y = 0; y < height; y++)
            {
                for (int z = 0; z < width; z++)
                {
                    BuildBlock(x, y, z, verts, uvs, tris);
                }
            }
        }
        // 把List里面的所有信息送到网格里面
        chunkMesh.vertices = verts.ToArray();
        chunkMesh.uv = uvs.ToArray();
        chunkMesh.triangles = tris.ToArray();

        //固定写法，网格刷新并赋值给相应的Unity组件meshFilter和meshCollider
        chunkMesh.RecalculateBounds();
        chunkMesh.RecalculateNormals();
       
        meshFilter.mesh = chunkMesh;
        meshCollider.sharedMesh = chunkMesh;
    }

到此为止就差不多啦，作为暂时不想深入建模细节的读者，以上解说加上注释，已经足够说明用代码来组装网格的整体思路了。如果你通过阅读以上一段内容对Mesh的构建和使用有了一点感性的认识，我就算没白写这么多????

2、分析代码结构，加入挖坑逻辑

其实Meta42给出的建模方法，是完全支持Minecraft那样的挖坑效果的。实现挖坑不难，但是分析代码的过程必不可少。我花了不少时间搞清楚了原来的代码逻辑，而最终的修改比想象中简单的多。

首先，整个Unity工程的核心脚本文件只有一个，就是Chunk.cs。Chunk类代表了Chunk对象，也就是20 * 20方块组成的一个大格子。我们的代码全都是针对某个Chunk本身进行操作的，但是注意，只有个别static字段和方法，是全局唯一的，它们是：

public static List<Chunk> chunks = new List<Chunk>();
public static Chunk GetChunk(Vector3 wPos)

chunks列表整个世界只有一个，用于存放所有Chunk。而某一个Chunk中的所有方块Block，则是存储在这个字段里：

BlockType[,,] map;

它是一个三维数组，BlockType是一个简单的枚举，可以取值为空格None、泥土格Dirt、草格Grass和岩石格Gravel。

简单地说，整个世界是由一系列Chunk组成，每个Chunk里有个20*20*20的三维数组，存放着每一个格子Block的情况。我们只要修改BlockType[,,] map这个数组里面某一个格子map[i,j,k] = None，它就变成了空（也就是被挖掉了），同理，只要设置某个坐标为Grass，它就变成了草地，就是这么简单。

注：修改完map的数据后，只要调用BuildChunk() 方法即可生效。所以挖坑方法很简单：

public bool Dig(int x, int y, int z)
    {
        map[x, y, z] = BlockType.None;
        BuildChunk();
        return true;
    }

有了这个Dig函数，理论上你就可以直接指定x y z挖坑了。现在还缺一步鼠标点击操作。

3、鼠标操作挖坑

我们不在原来的Player.cs脚本里乱改了，新建一个HitBlock.cs来处理鼠标点击。该脚本挂在Player的GameObject上。




public class HitBlock : MonoBehaviour {

    void Update () {
if (Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            // 3D游戏点击屏幕都是发射射线来做，不再赘述
            Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
            RaycastHit hitt = new RaycastHit();
            Physics.Raycast(ray, out hitt, 1000);
            if (hitt.transform != null)
            {
                // 根据3D空间中的点坐标，获得对应的大Chunk对象，Chunk里已经提供了该方法
                Debug.Log("hitt.point="+hitt.point);
                Chunk chunk = Chunk.GetChunk(hitt.point);

                // chunk.transform.position 其实是整块Chunk底面最角上一点的坐标，也就是该Chunk的原点
                // hitt.point是世界坐标，减去chunk的起点，就是对该chunk来说的局部坐标
                Vector3 v = hitt.point - chunk.transform.position;
                // Unity可以直接获取碰撞点的法线
                // 根据法线方向就知道了你点击的是侧面还是上面。这个地方坐标换算需要仔细考虑
                if(Mathf.Abs(hitt.normal.y)>0.01)
                {
                    Debug.Log("上表面");
                    chunk.Dig((int)v.x, (int)v.y-1, (int)v.z);
                }
                else
                {
                    Debug.Log("侧面");
                    chunk.Dig((int)v.x, (int)v.y, (int)v.z);
                }
                // 注：我没有实现底面，其实确实存在从下往上挖的情况，再说吧 XD
            }
        }
    }
}




这个脚本的要点：

1、发射射线，获得点击的点的3D坐标。

2、用Chunk.GetChunk()函数可以查找到点击的点是对应哪个Chunk。注：Chunk.GetChunk函数是遍历所有Chunk查找的，显然没有必要、可以优化，不过对本文来说无所谓。

3、Unity可以直接获得碰撞点的法线，这个功能太好用了。对方块来说，如果法线向上，就是上表面，法线向下，就是下表面，否则就是四个侧面。

4、根据是上面还是侧面，可以算出到底玩家想挖哪一个方块。调用之前写的Chunk.Dig方法即可。

完成 ≖‿≖✧~~看看效果：

总结

本文初衷是修改和扩展大家喜爱的一个游戏原型，但是写完发现大部分篇幅都是对上一篇内容的讲解和分析，不过这样也挺好，符合咱们专栏的定位。

其实修改和维护别人写的代码，也是一项很常见的工作。改进别人的代码其实不比自己从头编写简单，所以这项工作也不太受人欢迎，但是相信我，这项工作非常重要????。

本篇中3D模型生成的技术属于高级技术，但是其实难度并不很大，希望此文能引起游戏开发爱好者们的兴趣。 (•̀ᴗ•́)  ̑̑

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