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メッシュの作成

Meshは、コードで次の3つの方法により作成できます。簡単なものから順に、より柔軟になります。

  1. SphereGeometryなど、一般的な形状を生成するジオメトリクラスから作成する。
  2. 位置、法線、テクスチャ座標など、自分で用意した頂点データから作成する。
  3. 自分で作成した頂点バッファとインデックスバッファから作成する。

メッシュを描画するには、メッシュインスタンスで説明しているように、メッシュインスタンスを作成し、Renderコンポーネントに渡すか、レイヤーに追加します。

ジオメトリクラス​

ジオメトリクラスは、形状の頂点データをCPU上で生成します。Mesh.fromGeometry()は、そのデータを新しいメッシュにアップロードします。

import { Mesh, SphereGeometry } from 'playcanvas';

const mesh = Mesh.fromGeometry(app.graphicsDevice, new SphereGeometry({
radius: 2,
latitudeBands: 32,
longitudeBands: 32
}));
クラス形状主なオプション
BoxGeometryボックスhalfExtents、widthSegments、lengthSegments、heightSegments
PlaneGeometry上を向いた平面halfExtents、widthSegments、lengthSegments
SphereGeometry球radius、latitudeBands、longitudeBands
CapsuleGeometryカプセルradius、height、heightSegments、sides
CylinderGeometry円柱radius、height、heightSegments、capSegments
ConeGeometry円錐または円錐台baseRadius、peakRadius、height、heightSegments、capSegments
TorusGeometryトーラスまたはその一部tubeRadius、ringRadius、sectorAngle、segments、sides
CircleGeometry平らな円盤radius、sectors、rings、ringExponent
DomeGeometryスカイドームなどに使う、底面を平らにした球latitudeBands、longitudeBands

いずれも位置、法線、テクスチャ座標、インデックスを生成します。ほとんどのクラスはcalculateTangents: trueも受け付け、マテリアルの法線マップに必要なタンジェントを追加します。

Geometryは配列を格納するだけのコンテナなので、メッシュを作成する前にデータを変更できます。次の例では、分割した平面を波打つ地形に変形し、法線を再計算します。

import { Mesh, PlaneGeometry, Vec2 } from 'playcanvas';

const geometry = new PlaneGeometry({
halfExtents: new Vec2(10, 10),
widthSegments: 64,
lengthSegments: 64
});

const positions = geometry.positions;
for (let i = 0; i < positions.length; i += 3) {
positions[i + 1] = Math.sin(positions[i] * 0.5) * Math.cos(positions[i + 2] * 0.5);
}
geometry.calculateNormals();

const mesh = Mesh.fromGeometry(app.graphicsDevice, geometry);

空のGeometryに独自のpositions、normals、uvs、colors、indicesを設定して、Mesh.fromGeometry()に渡すこともできます。

頂点データの設定​

独自のデータからメッシュを構築するには、新しいメッシュに各頂点ストリームを設定し、update()を呼び出します。update()は頂点バッファとインデックスバッファを作成し、データをアップロードします。次のメッシュは、テクスチャ座標を持つ1枚の四角形です。

import { Mesh, calculateNormals } from 'playcanvas';

const positions = new Float32Array([
-1, 0, 1,
1, 0, 1,
1, 0, -1,
-1, 0, -1
]);
const uvs = new Float32Array([
0, 0,
1, 0,
1, 1,
0, 1
]);
const indices = [
0, 1, 2,
0, 2, 3
];

const mesh = new Mesh(app.graphicsDevice);
mesh.setPositions(positions);
mesh.setNormals(calculateNormals(positions, indices));
mesh.setUvs(0, uvs);
mesh.setIndices(indices);
mesh.update();

各メソッドは1つの頂点ストリームを設定します。

メソッド頂点ごとのデータ格納形式
setPositions()x、y、z32ビット浮動小数点数
setNormals()x、y、z32ビット浮動小数点数
setUvs()テクスチャ座標セット0から7のu、v32ビット浮動小数点数
setColors()r、g、b、a32ビット浮動小数点数 (HDRカラー向け)
setColors32()0から255の範囲のr、g、b、a8ビット値 (シェーダーでは0から1として読み取られます)
setVertexStream()SEMANTIC_TANGENTなどの任意のセマンティック指定したデータ型
setIndices()各プリミティブの頂点のインデックス16ビット (65535を超える頂点を持つメッシュでは32ビット)

データにはJavaScriptの配列も型付き配列も使えます。大きなメッシュや毎フレーム変化するデータには型付き配列のほうが高速で、小さなメッシュでは通常の配列を使うと型付き配列を作成するコストを避けられます。メッシュのすべての頂点ストリームは、同じ頂点数でなければなりません。インデックスは省略可能で、省略した場合は頂点が順番に描画されます。

calculateNormals()とcalculateTangents()は、三角形メッシュの位置、テクスチャ座標、インデックスから法線とタンジェントを生成します。

頂点カラーで描画するには、マテリアル側で有効にします。たとえばStandardMaterialではmaterial.diffuseVertexColor = trueを設定します。

プリミティブタイプ​

デフォルトでは、update()はメッシュを三角形として描画し、三角形ごとに3つの頂点またはインデックスを使います。ポイントやラインとして描画するには、別のプリミティブタイプを渡します。

import { PRIMITIVE_LINES } from 'playcanvas';

mesh.update(PRIMITIVE_LINES);

タイプにはPRIMITIVE_POINTS、PRIMITIVE_LINES、PRIMITIVE_LINELOOP、PRIMITIVE_LINESTRIP、PRIMITIVE_TRIANGLES、PRIMITIVE_TRISTRIP、PRIMITIVE_TRIFANがあります。この方法で描画するラインの幅は1ピクセルです。太いラインについては太いラインを参照してください。

バウンディングボックス​

update()は、メッシュの位置からローカル空間のバウンディングボックスも計算します。エンジンはこれをフラスタムカリングとソートに使います。この処理を省くには、2番目の引数にfalseを渡し、mesh.aabbを自分で設定します。

import { BoundingBox, PRIMITIVE_TRIANGLES, Vec3 } from 'playcanvas';

mesh.aabb = new BoundingBox(new Vec3(0, 0, 0), new Vec3(10, 2, 10));
mesh.update(PRIMITIVE_TRIANGLES, false);

バウンディングボックスは、3成分の位置からのみ計算されます。それ以外の位置を使う場合や、シェーダーが頂点データの範囲外へ頂点を動かす場合は、aabbを自分で設定してください。

メッシュの更新​

メッシュはいつでも、毎フレームでも更新できます。変更した頂点ストリームを設定し、もう一度update()を呼び出します。設定しなかったストリームは以前のデータを保持します。次の例では、高さが毎フレーム変化するグリッドを作成し、テクスチャ座標とインデックスは一度だけ設定します。

const mesh = new Mesh(app.graphicsDevice);
mesh.setPositions(positions);
mesh.setNormals(calculateNormals(positions, indices));
mesh.setUvs(0, uvs);
mesh.setIndices(indices);
mesh.update();

app.on('update', (dt) => {
animateHeights(positions, dt);

// 変化するのは位置と法線だけです
mesh.setPositions(positions);
mesh.setNormals(calculateNormals(positions, indices));
mesh.update();
});
Mesh Generation

メッシュを更新するときは、次の点に注意してください。

  • メッシュインスタンスを作成する前に、すべての頂点ストリームを設定します。 メッシュインスタンスは、メッシュが割り当てられたときにそのメッシュが持つ頂点ストリームに合わせてシェーダーを設定するため、先にupdate()を呼び出してください。後からストリームを変更する方法は、頂点フォーマットの変更を参照してください。
  • 大きくなるメッシュには領域を確保します。 更新に必要な頂点数やインデックス数がバッファの容量を超えると、新しいサイズでバッファが作り直されます。新しいバッファには前回のupdate()以降に設定した頂点ストリームしか含まれないため、その更新ではすべてのストリームを設定してください。これを避けるには、データを設定する前にmesh.clear(false, false, maxVertices, maxIndices)のように最大数をclear()に渡し、最大サイズの領域を確保します。最初の2つの引数は、バッファの使用方法に関する省略可能なヒントです。
  • バウンディングボックスの更新にはコストがかかります。 毎フレーム変化する大きなメッシュでは、バウンディングボックスで説明しているように、すべての姿勢を含むバウンディングボックスを設定することを検討してください。

頂点フォーマットの変更​

頂点カラーやテクスチャ座標セットの追加など、メッシュが持つ頂点ストリームを変更するには、clear()を呼び出します。clear()は頂点フォーマットを破棄し、次のupdate()は設定したデータから新しい頂点バッファとインデックスバッファを作成します。そのため、すべてのストリームとインデックスを設定し直してください。メッシュインスタンスは、メッシュが割り当てられたときにその頂点ストリームに合わせてシェーダーを設定するため、すでに設定されていても、メッシュを各メッシュインスタンスにもう一度割り当ててください。エンジンのデバッグビルドは、割り当て後にメッシュの頂点ストリームが変わったメッシュインスタンスについて警告します。

mesh.clear();
mesh.setPositions(positions);
mesh.setNormals(normals);
mesh.setColors32(colors);
mesh.setIndices(indices);
mesh.update();

// 新しい頂点ストリームに合わせてメッシュインスタンスのシェーダーを設定します
meshInstance.mesh = mesh;

読み込んだメッシュの変更​

同じメソッドは読み込んだメッシュにも使えます。getPositions()などのゲッターで現在のデータを読み取り、変更して設定し直します。共有されるメッシュで説明しているように、読み込んだメッシュはそのアセットからインスタンス化したすべてのエンティティで共有されることに注意してください。

const mesh = entity.render.meshInstances[0].mesh;

const positions = [];
mesh.getPositions(positions);

// すべての頂点を持ち上げます
for (let i = 1; i < positions.length; i += 3) {
positions[i] += 0.5;
}

mesh.setPositions(positions);
mesh.update();
Mesh Deformation

頂点バッファとインデックスバッファ​

頂点レイアウトを完全に制御するには、VertexBufferとIndexBufferを自分で作成してメッシュに割り当てます。これにより、バイナリファイルのインターリーブされたデータなど、最終的なレイアウトのデータを頂点ストリームごとにコピーせずにアップロードできます。

レイアウトはVertexFormatで記述します。デフォルトでは属性をインターリーブし、各属性は4バイトの倍数の位置から始まります。次の例では、頂点ごとに位置と8ビットのカラーを持つ、合計16バイトの頂点で三角形を描画します。

import {
BoundingBox,
Mesh,
PRIMITIVE_TRIANGLES,
SEMANTIC_COLOR,
SEMANTIC_POSITION,
TYPE_FLOAT32,
TYPE_UINT8,
Vec3,
VertexBuffer,
VertexFormat
} from 'playcanvas';

const device = app.graphicsDevice;
const format = new VertexFormat(device, [
{ semantic: SEMANTIC_POSITION, components: 3, type: TYPE_FLOAT32 },
{ semantic: SEMANTIC_COLOR, components: 4, type: TYPE_UINT8, normalize: true }
]);

const vertices = [
{ position: [-1, 0, 0], color: [255, 0, 0, 255] },
{ position: [1, 0, 0], color: [0, 255, 0, 255] },
{ position: [0, 1.5, 0], color: [0, 0, 255, 255] }
];

// format.sizeは1頂点あたりのバイト数です
const data = new ArrayBuffer(format.size * vertices.length);
const floats = new Float32Array(data);
const bytes = new Uint8Array(data);
vertices.forEach((vertex, i) => {
floats.set(vertex.position, i * format.size / 4);
bytes.set(vertex.color, i * format.size + 12);
});

const mesh = new Mesh(device);
mesh.vertexBuffer = new VertexBuffer(device, format, vertices.length, { data });
mesh.primitive[0] = {
type: PRIMITIVE_TRIANGLES,
base: 0,
baseVertex: 0,
count: vertices.length,
indexed: false
};
mesh.aabb = new BoundingBox(new Vec3(0, 0.75, 0), new Vec3(1, 0.75, 0));

バッファを自分で割り当てる場合はupdate()を使わないため、描画内容を記述するプリミティブとバウンディングボックスも設定してください。インデックス付きのメッシュでは、インデックスバッファをmesh.indexBuffer[0]に割り当て、indexedをtrueにします。メッシュを破棄すると、割り当てたバッファも破棄されます。

WebGPUでは、メッシュのバッファをコンピュートシェーダーから読み書きすることもできます。new Mesh(device, { storageVertex: true, storageIndex: true })でメッシュを作成するか、同じオプションをMesh.fromGeometry()に渡してください。