3Dモデルの仕組み（その１）
今まで、FBXファイルでモデルをダウンロードし、そのまま使ってきましたが、実際にどう作られているのか調べてみましょう。
頂点（Vertex / バーテックス）
頂点は3D空間の「ある位置」を表している。普通、3次元ベクトルとして表現する。この位置を適切に繋がることにより、3Dの形状を作成できる。例えば、普通の立方体は頂点は8点がある：
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頂点の配列
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Unityの場合は「Vertex3」型の配列で頂点を作成ができる。それぞれの頂点に「指数」(Index)を割り当てる必要がある。上の図だと、「0〜7」の指数をアサインした。ただし、必要に応じて、同じ頂点を重複する必要な場合もある。このときは、同じ位置に複数の頂点があり、それぞれが別々の指数を持っている。
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頂点の配列
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ここでは、各面は自分の頂点を持ち、隣の面と共有しない。つまり、この場合は6面 × 4点＝24点である。
練習
MyCube スクリプトを作成して…
Vector3型の配列「vertices」を宣言
CreateVertices() メソッドを作成し、上記の頂点の配列を作成
Awake() メソッドの中に CreateVertices() を呼び出す ※ Awake は Start よりも一歩早く走る
MyCube スクリプト
// 立方体
public class MyCube : MonoBehaviour
{
// 頂点の配列
private Vector3[] vertices;
// Awake は Start よりも一歩早く実行する
// 内部初期化（他のコンポーネントに依存しない）ときにはおすすめ
private void Awake()
{
CreateVertices();
}
// 頂点を作成する
private void CreateVertices()
{
vertices = new Vector3[24];
vertices[0] = new Vector3(-1, -1, -1);
vertices[1] = new Vector3(1, -1, -1);
vertices[2] = new Vector3(1, 1, -1);
vertices[3] = new Vector3(-1, 1, -1);
vertices[4] = new Vector3(-1, -1, 1);
vertices[5] = new Vector3(1, -1, 1);
vertices[6] = new Vector3(1, 1, 1);
vertices[7] = new Vector3(-1, 1, 1);
vertices[8] = new Vector3(-1, -1, -1);
vertices[9] = new Vector3(1, -1, -1);
vertices[10] = new Vector3(1, 1, -1);
vertices[11] = new Vector3(-1, 1, -1);
vertices[12] = new Vector3(-1, -1, 1);
vertices[13] = new Vector3(1, -1, 1);
vertices[14] = new Vector3(1, 1, 1);
vertices[15] = new Vector3(-1, 1, 1);
vertices[16] = new Vector3(-1, -1, -1);
vertices[17] = new Vector3(1, -1, -1);
vertices[18] = new Vector3(1, 1, -1);
vertices[19] = new Vector3(-1, 1, -1);
vertices[20] = new Vector3(-1, -1, 1);
vertices[21] = new Vector3(1, -1, 1);
vertices[22] = new Vector3(1, 1, 1);
vertices[23] = new Vector3(-1, 1, 1);
}
}三角形（Triangle）
頂点３点を繋がると三角形（Triangle）を作ることができ、三角形の群は「メッシュ」(Mesh)という。
三角形を作成するときに、次の点を考慮しないといけない：
① 頂点の順番（三角形は時計回りか？逆時計回りか？）
3つの頂点の繋がり方は２つある：時計回り（Clockwise - CW）と反時計回り（Counter - Clockwise - CCW）。ゲーム開発では、この順番はとても重要である。これは「Winding Order」(巻き順)という。
ゲームエンジンの最適化と高速化のため、無駄な面（三角形）を計算処理から抜いた方が良いでしょう。普通、カメラに映らない面（カメラの後ろにあるもの）を計算から抜く。また、カメラに向いていない面（三角形の裏側）も、計算から抜くことが一般である。
三角形の「表」と「裏」が分かるには、頂点の順番を使う。Unityの場合は「時計回りの三角形は表面である」となっているが、別のエンジンは逆になる可能性があるので、注意してください。
② 頂点を共有するか？別々にするのか？
2枚の三角形は１つの辺が接着しているときに、２つの選択しがある：
- 同じ頂点を使いまわし、共有する
- 頂点を重複し、面を作成するとき、別々の頂点を使う
とくにどれにするかは別にルールがなく、ゲームでやりたいことにより、適切な繋がり方を選ぶべきが、一般的には：
- なめらかなカーブを表現しようとし、同じ面であるとき→頂点を共有する（連続する面）
- 例：キャラクター、服装、植物、動物
- 硬い角を持っているオブジェ、別の面であるとき→別々の頂点にする（連続しない面）
- 例：壁、さいころ、ブロック、かくかくしかじかの形
ならば、普通の立方体の繋がりは、以下のようになる：
各面が自分の頂点を持っているが、同じ面の三角形は頂点を共有する
練習
MyCube スクリプトを拡張して…
triangles の 整数型の配列を宣言
CreateTriangles() のメソッドを作成し、図のように３つの指数ごとに三角形を作成
triangles[0] = 0;triangles[1] = 3;triangles[2] = 1;
Awake() で CreateTriangles() を呼び出す
MyCube スクリプト（編集分）
// 三角形の配列
private int[] triangles;
// Awake は Start よりも一歩速く実行する
// 内部初期化（他のコンポーネントに依存しない）ときにはおすすめ
private void Awake()
{
CreateVertices();
CreateTriangles();
}
// 三角形を作成する
private void CreateTriangles()
{
int[] triangles = new int[36];
int i = 0;
// 前
triangles[i++] = 0;
triangles[i++] = 3;
triangles[i++] = 1;
triangles[i++] = 1;
triangles[i++] = 3;
triangles[i++] = 2;
// 右
triangles[i++] = 9;
triangles[i++] = 10;
triangles[i++] = 6;
triangles[i++] = 9;
triangles[i++] = 6;
triangles[i++] = 5;
// 下
triangles[i++] = 20;
triangles[i++] = 16;
triangles[i++] = 17;
triangles[i++] = 20;
triangles[i++] = 17;
triangles[i++] = 21;
// 左
triangles[i++] = 7;
triangles[i++] = 8;
triangles[i++] = 4;
triangles[i++] = 7;
triangles[i++] = 19;
triangles[i++] = 8;
// 後ろ
triangles[i++] = 14;
triangles[i++] = 12;
triangles[i++] = 13;
triangles[i++] = 14;
triangles[i++] = 15;
triangles[i++] = 12;
// 上
triangles[i++] = 18;
triangles[i++] = 11;
triangles[i++] = 23;
triangles[i++] = 18;
triangles[i++] = 23;
triangles[i++] = 22;
}メッシュ（Mesh）
メッシュは三角形の群である。メッシュはあくまで「形状」を定義し、色や模様は別途で作成しなければならない（シェーダーのときにまた学ぼう！）
Unityでは「Mesh」というクラスがある。この「Mesh」クラスは、頂点と三角形を定義するクラスである。また、光の計算のための「法線ベクトル」や模様を貼り付けるための「UV座標」も持っている（これもシェーダーの時に学ぼう）
メッシュができたら、「MeshFilter」コンポーネントに渡し、「MeshRenderer」で描画する。
練習
「MyCube」クラスを作成し
メッシュを作成しMeshを作成立方体の頂点を作成
verticesとtriangles頂点をつなげて、三角形を作成
Awakeで 実行中に MeshFilter と MeshRenderer を追加し、描画する。
MyCube スクリプトスクリプト（完成）
using UnityEngine;
// 立方体のメッシュを作成し、描画する
public class MyCube : MonoBehaviour
{
// 立方体のマテリアル
[SerializeField]
private Material material;
// 頂点の配列
private Vector3[] vertices;
// 三角形の配列
private int[] triangles;
// 作成したメッシュ
private Mesh mesh;
// Awake は Start よりも一歩速く実行する
// 内部初期化（他のコンポーネントに依存しない）ときにはおすすめ
private void Start(Awake()
{
CreateMesh(CreateVertices();
CreateTriangles();
mesh = new Mesh();
mesh.vertices = vertices;
mesh.triangles = triangles;
mesh.RecalculateNormals(); // 法線ベクトルを自動計算（※）
// ゲームオブジェクトにMeshFilterを追加
MeshFilter mf = gameObject.AddComponent<MeshFilter>();
mf.mesh = mesh;
// MeshRendererも追加
MeshRenderer mr = gameObject.AddComponent<MeshRenderer>();
mr.material = material;
}
// メッシュを作成し、MeshFilterに割り当てる頂点を作成する
private void CreateMesh(CreateVertices()
{
// メッシュを作成
mesh = new Mesh();
//頂点を作成し、設定する
mesh.vertices = CreateVertex();
// 三角形を作成し、設定する
mesh.triangles = CreateTriangle();
// 自動的に法線ベクトルを計算
mesh.RecalculateNormals();
}
// 頂点を作成する
// 返す：頂点の配列
private Vector3[] CreateVertex()
{
Vector3[] vertex = new Vector3[24];
vertex[vertices[0] = new Vector3(-1, -1, -1);
vertex[vertices[1] = new Vector3(1, -1, -1);
vertex[vertices[2] = new Vector3(1, 1, -1);
vertex[vertices[3] = new Vector3(-1, 1, -1);
vertex[vertices[4] = new Vector3(-1, -1, 1);
vertex[vertices[5] = new Vector3(1, -1, 1);
vertex[vertices[6] = new Vector3(1, 1, 1);
vertex[vertices[7] = new Vector3(-1, 1, 1);
vertex[vertices[8] = new Vector3(-1, -1, -1);
vertex[vertices[9] = new Vector3(1, -1, -1);
vertex[vertices[10] = new Vector3(1, 1, -1);
vertex[vertices[11] = new Vector3(-1, 1, -1);
vertex[vertices[12] = new Vector3(-1, -1, 1);
vertex[vertices[13] = new Vector3(1, -1, 1);
vertex[vertices[14] = new Vector3(1, 1, 1);
vertex[vertices[15] = new Vector3(-1, 1, 1);
vertex[vertices[16] = new Vector3(-1, -1, -1);
vertex[vertices[17] = new Vector3(1, -1, -1);
vertex[vertices[18] = new Vector3(1, 1, -1);
vertex[vertices[19] = new Vector3(-1, 1, -1);
vertex[vertices[20] = new Vector3(-1, -1, 1);
vertex[vertices[21] = new Vector3(1, -1, 1);
vertex[vertices[22] = new Vector3(1, 1, 1);
vertex[vertices[23] = new Vector3(-1, 1, 1);
return vertex;
}
// 三角形を作成する
// 返す：三角形の配列（頂点の指数を３個ずつ）
private int[]void CreateTriangle(CreateTriangles()
{
int[] tritriangles = new int[36];
int i = 0;
// 前
tri[triangles[i++] = 0;
tri[triangles[i++] = 3;
tri[triangles[i++] = 1;
tri[triangles[i++] = 1;
tri[triangles[i++] = 3;
tri[triangles[i++] = 2;
// 右
tri[triangles[i++] = 9;
tri[triangles[i++] = 10;
tri[triangles[i++] = 6;
tri[triangles[i++] = 9;
tri[triangles[i++] = 6;
tri[triangles[i++] = 5;
// 下
tri[triangles[i++] = 20;
tri[triangles[i++] = 16;
tri[triangles[i++] = 17;
tri[triangles[i++] = 20;
tri[triangles[i++] = 17;
tri[triangles[i++] = 21;
// 左
tri[triangles[i++] = 7;
tri[triangles[i++] = 8;
tri[triangles[i++] = 4;
tri[triangles[i++] = 7;
tri[triangles[i++] = 19;
tri[triangles[i++] = 8;
// 後ろ
tri[triangles[i++] = 14;
tri[triangles[i++] = 12;
tri[triangles[i++] = 13;
tri[triangles[i++] = 14;
tri[triangles[i++] = 15;
tri[triangles[i++] = 12;
// 上
tri[triangles[i++] = 18;
tri[triangles[i++] = 11;
tri[triangles[i++] = 23;
tri[triangles[i++] = 18;
tri[triangles[i++] = 23;
tri[triangles[i++] = 22;
return tri;
}
}