5.2 ProBuilder

5.2 ProBuilder

五、Unity 工具与资源

5.2 ProBuilder：快速原型与关卡设计的强大工具

ProBuilder 是 Unity 官方推出的一款强大的网格建模和关卡设计工具，它直接集成在 Unity 编辑器中，允许开发者在场景视图中快速创建、编辑和优化几何体。与传统的外部 3D 建模软件不同，ProBuilder 旨在提供一种更快捷、更迭代的方式来进行关卡原型设计、环境搭建和简单的模型制作，尤其适合游戏设计师、关卡设计师以及需要快速可视化想法的开发者。

5.2.1 ProBuilder 简介与优势

ProBuilder 的核心理念是在 Unity 编辑器内部提供一个易于使用的建模环境，让你能够直接在场景中进行几何体的创建和编辑。它不是一个完全替代 Maya 或 Blender 等专业建模软件的工具，而是专注于提供快速原型设计、关卡布局和简单模型制作的能力。

ProBuilder 的主要优势：

• 快速原型设计: ProBuilder 允许你快速搭建关卡的基本结构，例如房间、走廊、平台等，无需离开 Unity 编辑器。这大大加快了原型迭代的速度。

• 直观的场景内编辑: 所有操作都在 Unity 场景视图中进行，你可以直接拖拽、挤出、倒角等，实时看到效果，操作非常直观。

• 与 Unity 工作流无缝集成: ProBuilder 生成的网格是标准的 Unity 网格，可以像其他任何游戏对象一样进行操作，例如添加组件、材质、光照等。

• 易学易用: ProBuilder 的界面和操作方式非常友好，即使没有专业的 3D 建模经验也能快速上手。

• 强大的编辑功能: ProBuilder 提供了丰富的编辑工具，包括顶点、边、面级别的编辑，以及挤出、倒角、合并、分割等高级操作，满足各种建模需求。

• 网格优化: ProBuilder 提供了网格简化、合并等工具，可以帮助你优化场景中的几何体，提升游戏性能。

• 脚本扩展性: ProBuilder 提供了强大的 API，允许开发者通过脚本自定义工具和扩展功能，满足更高级的需求。

适用场景：

• 关卡原型设计: 快速搭建关卡结构，测试游戏玩法和流程。

• 环境搭建: 创建建筑、道路、地形等环境元素。

• 简单的道具和模型制作: 制作箱子、桌子、椅子等简单的游戏道具。

• 场景修改和调整: 在 Unity 中直接修改和调整导入的模型。

• 程序化生成内容的基础: 结合脚本可以实现更复杂的程序化内容生成。

5.2.2 ProBuilder 安装与界面概览

ProBuilder 作为 Unity 官方工具，可以通过 Unity 的 Package Manager 进行安装。

安装步骤：

1. 打开 Unity 编辑器，进入 Window -> Package Manager。

2. 在 Package Manager 窗口中，搜索 "ProBuilder"。

3. 找到 ProBuilder 包，点击 Install 按钮进行安装。

安装完成后，你可以在 Unity 菜单栏中找到 Tools -> ProBuilder 菜单，点击即可打开 ProBuilder 工具窗口。

ProBuilder 界面概览：

ProBuilder 的界面主要由以下几个部分组成：

• ProBuilder 窗口 (ProBuilder Window): 包含了 ProBuilder 的主要工具和设置。可以通过 Tools -> ProBuilder -> ProBuilder Window 打开。

  • 工具栏 (Toolbar): 位于窗口顶部，包含了常用的建模工具，例如选择模式、创建形状、编辑工具等。

  • 设置面板 (Settings Panel): 位于窗口底部，包含了 ProBuilder 的各种设置选项，例如网格显示、快捷键设置等。

• 场景视图 (Scene View): ProBuilder 的所有操作都在场景视图中进行，你可以在场景视图中直接选择、编辑和操作 ProBuilder 对象。

• 检视面板 (Inspector Panel): 当你选择一个 ProBuilder 对象时，检视面板会显示 ProBuilder 特有的组件和属性，例如 ProBuilderMesh 组件。

ProBuilder 工具栏详解：

ProBuilder 工具栏是使用 ProBuilder 的核心，它包含了各种常用的建模工具。工具栏通常分为以下几个区域：

• 选择模式 (Selection Mode): 控制你选择的对象级别，包括 Object (对象), Vertex (顶点), Edge (边), 和 Face (面) 模式。不同的选择模式决定了你后续编辑操作的对象。

• 形状工具 (Shape Tools): 用于快速创建预设形状，例如 Cube (立方体), Door (门), Stair (楼梯), Arch (拱门), Cylinder (圆柱体), Sphere (球体), Cone (圆锥体), Plane (平面), Prism (棱柱), 和 Torus (圆环)。

• 编辑工具 (Edit Tools): 用于编辑已存在的 ProBuilder 对象，包括 Extrude (挤出), Inset (内插面), Bevel (倒角), Delete (删除), Merge (合并), Split (分割), Subdivide (细分), Flip Normals (翻转法线), Set Pivot (设置轴心), Detach Faces (分离面), Bridge Edges (桥接边), Fill Hole (填充孔洞), Triangulate (三角化), Conform Normals (统一法线), Vertex Color (顶点颜色), Texture Tool (纹理工具), UV Editor (UV 编辑器), Material Editor (材质编辑器) 等。

• 操作工具 (Action Tools): 用于执行一些全局操作，例如 ProBuilderize (ProBuilder 化), De-ProBuilderize (反 ProBuilder 化), Rebuild Mesh (重建网格), Optimize Mesh (优化网格), Export (导出), Settings (设置) 等。

5.2.3 ProBuilder 核心概念与工作流程

使用 ProBuilder 的核心在于理解其基本概念和工作流程。以下是 ProBuilder 的一些核心概念：

• ProBuilder 对象 (ProBuilder Object): 通过 ProBuilder 创建或编辑的网格对象。ProBuilder 对象都包含一个 ProBuilderMesh 组件，该组件负责管理网格数据和 ProBuilder 的编辑功能。

• 网格元素 (Mesh Elements): ProBuilder 对象由顶点 (Vertex), 边 (Edge), 和面 (Face) 组成。你可以通过选择模式来选择不同级别的网格元素进行编辑。

• 选择模式 (Selection Mode): 决定了你当前操作的对象级别。

  • Object Mode (对象模式): 选择整个 ProBuilder 对象。

  • Vertex Mode (顶点模式): 选择单个或多个顶点。

  • Edge Mode (边模式): 选择单个或多个边。

  • Face Mode (面模式): 选择单个或多个面。

ProBuilder 基本工作流程:

详细工作流程步骤：

1. 创建 ProBuilder 对象: 使用 形状工具 (例如 Cube, Plane, Cylinder 等) 在场景中创建基础形状。你也可以使用 ProBuilderize 功能将现有的 Unity 对象转换为 ProBuilder 对象。

2. 选择编辑模式: 根据你的需求，选择合适的 选择模式 (Vertex, Edge, Face)。

3. 选择网格元素: 在场景视图中选择你想要编辑的顶点、边或面。可以使用 Shift 或 Ctrl 键进行多选。

4. 执行编辑操作: 使用 编辑工具 (例如 Extrude, Inset, Bevel 等) 对选定的网格元素进行编辑。ProBuilder 提供了丰富的编辑工具，可以满足各种建模需求。

5. 重复步骤 3 和 4: 根据需要，重复选择网格元素和执行编辑操作，直到达到你想要的效果。

6. 应用材质和纹理: 为 ProBuilder 对象应用材质和纹理，可以使用 Unity 的标准材质系统。ProBuilder 也提供了简单的 UV 编辑器，可以调整 UV 布局。

7. 优化和导出 (可选): 使用 ProBuilder 的优化工具 (例如 Optimize Mesh) 优化网格，或者将 ProBuilder 对象导出为标准的 Unity 网格或 OBJ 文件。

5.2.4 ProBuilder 常用工具详解与代码实践

接下来，我们将详细介绍 ProBuilder 中一些常用的工具，并结合代码示例演示如何通过脚本与 ProBuilder API 交互。

1. 形状工具 (Shape Tools):

形状工具允许你快速创建各种预设形状。例如，要创建一个立方体，你可以选择 Cube 工具，然后在场景视图中点击并拖拽来定义立方体的大小和位置。

代码实践：程序化创建立方体

using UnityEngine;
using ProBuilder;
public class CreateCube : MonoBehaviour
{
    public Vector3 cubeSize = Vector3.one;
    public Vector3 position = Vector3.zero;
    void Start()
    {
        // 使用 ProBuilderMesh.CreateCube 创建立方体
        ProBuilderMesh cubeMesh = ShapeGenerator.GenerateCube(cubeSize);
        // 将立方体放置在指定位置
        cubeMesh.transform.position = position;
        // 重建网格
        cubeMesh.RebuildMesh();
    }
}
​

代码解释：

• ShapeGenerator.GenerateCube(cubeSize): 静态方法 GenerateCube 用于创建一个 ProBuilder 立方体网格，参数 cubeSize 定义了立方体的尺寸。

• cubeMesh.transform.position = position;: 设置立方体的位置。

• cubeMesh.RebuildMesh();: 重建网格，使修改生效。

2. 选择模式 (Selection Modes):

理解选择模式是 ProBuilder 编辑的基础。你可以通过工具栏上的按钮或快捷键 (例如 1 - 对象, 2 - 顶点, 3 - 边, 4 - 面) 切换选择模式。

3. 编辑工具 (Edit Tools):

• Extrude (挤出): 将选定的面、边或顶点沿着法线方向延伸，创建新的几何体。

  • 面挤出: 常用于创建墙壁、走廊、洞穴等。

  • 边挤出: 常用于创建管道、扶手、装饰线条等。

  • 顶点挤出: 较少使用，通常用于精细调整。

• Inset (内插面): 在选定的面上创建一个新的内嵌面，常用于创建门窗、装饰边框等。

• Bevel (倒角): 为选定的边或顶点添加倒角，使边缘更加平滑，常用于软化硬朗的边缘。

• Delete (删除): 删除选定的顶点、边或面。

• Merge (合并): 将选定的顶点或面合并为一个顶点或面。

• Split (分割): 将选定的边或面分割成多个更小的部分。

• Subdivide (细分): 将选定的面细分成更多的面，增加网格的细节度。

代码实践：脚本挤出面

using UnityEngine;
using ProBuilder;
using System.Collections.Generic;
public class ExtrudeFace : MonoBehaviour
{
    public float extrudeDistance = 1f;
    void Update()
    {
        if (Input.GetMouseButtonDown(0)) // 鼠标左键点击
        {
            Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
            RaycastHit hit;
            if (Physics.Raycast(ray, out hit))
            {
                ProBuilderMesh pbMesh = hit.collider.GetComponent<ProBuilderMesh>();
                if (pbMesh != null)
                {
                    // 获取点击的面
                    Face hitFace = pbMesh.GetFaceAtRay(ray);
                    if (hitFace != null)
                    {
                        // 挤出面
                        List<Face> newFaces = pbMesh.Extrude(hitFace.faces, extrudeDistance);
                        // 重建网格
                        pbMesh.RebuildMesh();
                    }
                }
            }
        }
    }
}
​

代码解释：

• Physics.Raycast: 射线检测，判断鼠标点击是否击中 ProBuilder 对象。

• pbMesh.GetFaceAtRay(ray): ProBuilderMesh 的方法，获取射线击中的面。

• pbMesh.Extrude(hitFace.faces, extrudeDistance): ProBuilderMesh 的方法，挤出指定的面，返回新创建的面列表。

4. 材质与 UV 编辑 (Material & UV Editor):

ProBuilder 允许你为对象应用材质和调整 UV 布局。你可以使用 Unity 的标准材质系统来创建和应用材质。ProBuilder 的 UV 编辑器提供了基本的 UV 操作功能，例如平铺、旋转、缩放 UV。

代码实践：脚本设置材质

using UnityEngine;
using ProBuilder;
public class SetMaterial : MonoBehaviour
{
    public Material newMaterial;
    void Start()
    {
        ProBuilderMesh pbMesh = GetComponent<ProBuilderMesh>();
        if (pbMesh != null && newMaterial != null)
        {
            // 设置材质
            pbMesh.GetComponent<MeshRenderer>().sharedMaterial = newMaterial;
        }
    }
}
​

代码解释：

• pbMesh.GetComponent<MeshRenderer>().sharedMaterial = newMaterial;: 获取 ProBuilder 对象的 MeshRenderer 组件，并设置其 sharedMaterial 属性为新的材质。

5. ProBuilderize 与 De-ProBuilderize:

• ProBuilderize: 将标准的 Unity 对象 (例如 Cube, Sphere 等) 转换为 ProBuilder 对象，使其可以使用 ProBuilder 的编辑工具进行编辑。

• De-ProBuilderize: 将 ProBuilder 对象转换为标准的 Unity 网格对象，移除 ProBuilder 特有的组件和功能，使其成为普通的静态网格。De-ProBuilderize 后的对象将无法再使用 ProBuilder 工具编辑，但可以提高运行时的性能。

代码实践：脚本 ProBuilderize 对象

using UnityEngine;
using ProBuilder;
public class ProBuilderizeObject : MonoBehaviour
{
    public GameObject targetObject;
    void Start()
    {
        if (targetObject != null)
        {
            // ProBuilderize 对象
            ProBuilderMesh pbMesh = targetObject.GetComponent<ProBuilderMesh>();
            if (pbMesh == null)
            {
                pbMesh = targetObject.AddComponent<ProBuilderMesh>();
                pbMesh.GetComponent<MeshFilter>().sharedMesh = targetObject.GetComponent<MeshFilter>().sharedMesh; // 复制网格数据
                pbMesh.gameObject.AddComponent<MeshRenderer>(); // 添加 MeshRenderer 组件 (如果不存在)
                pbMesh.RebuildMesh(); // 重建网格
            }
        }
    }
}
​

代码解释：

• 代码检查目标对象是否已经有 ProBuilderMesh 组件，如果没有则添加。

• 复制目标对象的 MeshFilter 组件中的网格数据到 ProBuilderMesh 组件。

• 确保对象有 MeshRenderer 组件。

• 调用 RebuildMesh() 重建网格，使 ProBuilder 功能生效。

5.2.5 ProBuilder 最佳实践与技巧

• 从简单形状开始: 使用形状工具快速搭建关卡的基本结构，然后再逐步添加细节。

• 善用选择模式: 根据编辑需求选择合适的选择模式，提高编辑效率。

• 快捷键操作: 熟悉 ProBuilder 的快捷键，可以显著提升工作效率。例如 E - 挤出, I - 内插, B - 倒角, Delete - 删除, Shift + D - 复制面, Ctrl + Shift + D - 分离面等。

• 保持网格清洁: 避免创建过多不必要的面和顶点，保持网格简洁高效。

• 定期优化网格: 使用 ProBuilder 的网格优化工具 (Optimize Mesh, Merge Faces 等) 定期优化网格，提升性能。

• 结合 ProGrids 使用: ProGrids 是 Unity 官方的网格对齐工具，与 ProBuilder 配合使用可以实现更精确的建模和关卡布局。

• 充分利用脚本扩展性: ProBuilder 提供了强大的 API，可以根据项目需求自定义工具和扩展功能，例如程序化生成关卡元素、创建自定义建模工具等。

5.2.6 总结

ProBuilder 是一款 Unity 中非常实用的建模和关卡设计工具，它以其快速、直观、易用的特点，极大地提升了开发效率。掌握 ProBuilder 的核心概念、工具和工作流程，可以帮助你快速搭建关卡原型、创建环境元素和简单的模型，并为更复杂的关卡设计和程序化内容生成打下坚实的基础。通过本章节的学习和实践，相信你已经对 ProBuilder 有了深入的了解，并能够将其应用到你的 Unity 项目中，提升你的开发效率和创作能力。