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Unity计算模型的体积和表面积

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心疼你的一切
发布2026-01-20 14:13:21
发布2026-01-20 14:13:21
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文章被收录于专栏:人工智能人工智能

👉前言

有时候可能会遇到需要计算体积和表面积的这样的情况,所以写下来记录一下

大家好,我是心疼你的一切,不定时更新Unity开发技巧,觉得有用记得一键三连哦。 欢迎点赞评论哦. 下面就让我们进入正文吧 !

👉体积公式

体积公式是用于计算体积的公式,即计算各种几何体(比如:圆柱、棱柱、锥体、台体、球体、椭球体等)体积的数学算式。体积公式也是不同体积单位之间进行换算所用的公式。 常规公式

👉设 S表示柱体的底面积, h表示柱体的高,则柱体的体积公式为:

v=Sh

👉圆柱

设 S表示圆柱的底面积, r 代表底圆半径, h表示圆柱的高,则圆柱的体积公式为:

v=Sh=Πr²h

👉长方体

设 a b c 分别表示长方体汇于一点的三条棱的棱长,则长方体的体积公式为:

V=abc

👉正方体

设 a 表示正方体的棱长,则正方体的体积公式为 :

V=a³

👉一、体积,表面积的计算

1.代码如下

代码语言:javascript
复制
using UnityEngine;
using System;

namespace LastZero.Utility
{
    public static class MeshExtend
    {
        /// <summary>
        /// 获取表面积
        /// </summary>
        /// <param name="obj">带有MeshFilter的物体</param>
        /// <param name="callbackError">错误回调</param>
        /// <returns>表面积</returns>
        public static float GetArea(this Transform obj, Action callbackError = null)
        {
            Mesh mesh = obj.GetComponent<MeshFilter>().mesh;
            if (mesh == null)
            {
                Debug.LogWarning("There is no 'MeshFilter' component!");
                callbackError?.Invoke();
                return -1;
            }

            Vector3[] vertices = mesh.vertices;
            Vector3 lossyScale = obj.lossyScale;

            float area = 0;
            for (int i = 0; i < mesh.subMeshCount; i++)
            {
                int[] triangles = mesh.GetTriangles(i);
                for (int j = 0; j < triangles.Length; j += 3)
                {
                    area += CalculateTriangleArea(vertices[triangles[j]], vertices[triangles[j + 1]], vertices[triangles[j + 2]], lossyScale);
                }
            }

            return area;
        }

        /// <summary>
        /// 计算三角形面积
        /// </summary>
        /// <param name="point1">顶点1</param>
        /// <param name="point2">顶点2</param>
        /// <param name="point3">顶点3</param>
        /// <returns>面积</returns>
        private static float CalculateTriangleArea(Vector3 point1, Vector3 point2, Vector3 point3, Vector3 lossyScale)
        {
            //计算缩放
            point1 = new Vector3(point1.x * lossyScale.x, point1.y * lossyScale.y, point1.z * lossyScale.z);
            point2 = new Vector3(point2.x * lossyScale.x, point2.y * lossyScale.y, point2.z * lossyScale.z);
            point3 = new Vector3(point3.x * lossyScale.x, point3.y * lossyScale.y, point3.z * lossyScale.z);

            //计算边长
            float l1 = (point2 - point1).magnitude;
            float l2 = (point3 - point2).magnitude;
            float l3 = (point1 - point3).magnitude;
            float p = (l1 + l2 + l3) * 0.5f;

            //计算面积  S=√[p(p-l1)(p-l2)(p-l3)](p为半周长)
            return Mathf.Sqrt(p * (p - l1) * (p - l2) * (p - l3));
        }

        /// <summary>
        /// 获取体积
        /// </summary>
        /// <param name="obj">带有MeshFilter的物体</param>
        /// <param name="callbackError">错误回调</param>
        /// <returns></returns>
        public static float GetVolume(this Transform obj, Action callbackError = null)
        {
            Mesh mesh = obj.GetComponent<MeshFilter>().mesh;
            if (mesh == null)
            {
                Debug.LogWarning("There is no 'MeshFilter' component!");
                callbackError?.Invoke();
                return -1;
            }

            Vector3[] vertices = mesh.vertices;
            Vector3 lossyScale = obj.lossyScale;
            Vector3 o = GetCenter(vertices);

            float volume = 0;
            for (int i = 0; i < mesh.subMeshCount; i++)
            {
                int[] triangles = mesh.GetTriangles(i);
                for (int j = 0; j < triangles.Length; j += 3)
                {
                    volume += CalculateVolumeOfTriangle(vertices[triangles[j]], vertices[triangles[j + 1]], vertices[triangles[j + 2]], o, lossyScale);
                }
            }

            return Mathf.Abs(volume);
        }

        /// <summary>
        /// 获取中心点
        /// </summary>
        /// <param name="points">顶点</param>
        /// <returns>中心点</returns>
        private static Vector3 GetCenter(Vector3[] points)
        {
            Vector3 center = Vector3.zero;
            for (int i = 0; i < points.Length; i++)
            {
                center += points[i];
            }
            center = center / points.Length;
            return center;
        }

        /// <summary>
        /// 计算一个面和中心点组成三棱锥的体积
        /// </summary>
        /// <param name="point1">顶点1</param>
        /// <param name="point2">顶点2</param>
        /// <param name="point3">顶点3</param>
        /// <param name="center">中心点</param>
        /// <returns></returns>
        private static float CalculateVolumeOfTriangle(Vector3 point1, Vector3 point2, Vector3 point3, Vector3 center, Vector3 lossyScale)
        {
            //计算缩放
            point1 = new Vector3(point1.x * lossyScale.x, point1.y * lossyScale.y, point1.z * lossyScale.z);
            point2 = new Vector3(point2.x * lossyScale.x, point2.y * lossyScale.y, point2.z * lossyScale.z);
            point3 = new Vector3(point3.x * lossyScale.x, point3.y * lossyScale.y, point3.z * lossyScale.z);

            //向量
            Vector3 v1 = point1 - center;
            Vector3 v2 = point2 - center;
            Vector3 v3 = point3 - center;

            //计算体积
            //首先我们求以这三个向量为邻棱的平行六面体的面积
            //那就是(a×b)·c的绝对值
            //然后四面体的体积是平行六面体的六分之一
            //因为四面体的底是平行六面体的一半,而且要多乘一个三分之一
            float v = Vector3.Dot(Vector3.Cross(v1, v2), v3) / 6f;
            return v;
        }
    }
}

👉二、使用方法如下

👉1.代码如下

代码语言:javascript
复制
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using LastZero.Utility;
using UnityEngine.UI;
public class CalculateObj : MonoBehaviour
{

    public float textfloat;
    public Transform wuobj;   //物体对象
    // Start is called before the first frame update
    /// <summary>
    /// 物体的体积
    /// </summary>
    /// <param name="obj"></param>
    public void MeasurementVolume(Transform obj)
    {
        textfloat = MeshExtend.GetVolume(obj);
    }
    /// <summary>
    /// 物体的表面积
    /// </summary>
    /// <param name="obj"></param>
    public void MeasurementSuperficialArea(Transform obj)
    {
        textfloat = MeshExtend.GetArea(obj);
    }
    // Update is called once per frame
    private void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown (KeyCode.M))
        {
            MeasurementVolume(wuobj);
        }
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.N))
        {
            MeasurementSuperficialArea(wuobj);
        }
    }
}

测量距离和面积的链接

补充: 计算原理

  1. 表面积计算 原理:将网格分解为三角形面片,计算每个三角形的面积并累加。

公式:

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

是三角形的两个边向量。

  1. 体积计算 原理:将模型视为由四面体(原点与每个三角形组成的四面体)组成,累加所有四面体的有符号体积。

公式:

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

👉注意事项

  1. 模型闭合性 体积准确性依赖闭合网格:开放网格(如缺少面的盒子)会导致体积计算错误。 检查方法:使用建模工具(如Blender)确保模型为“水密”(watertight)。
  2. 坐标系与变换 应用缩放和旋转:在计算前需应用Transform的缩放、旋转,或使用transform.TransformPoint()转换顶点。 单位一致性:Unity默认单位为米,需确保导入模型的缩放正确。
  3. 三角形顶点顺序 法线方向影响体积符号:顶点顺序需满足右手法则(逆时针排列),否则体积可能为负值。 修正方法:若发现错误,可调整顶点顺序(如交换B和C)。
  4. 性能优化 简化复杂网格:高面数模型计算耗时长,可通过简化网格(Mesh Decimation)提升效率。 异步计算:避免在主线程计算大型模型,使用async/await或协程。
  5. 子网格处理 多材质模型的子网格:若模型包含多个submesh,需遍历所有子网格的三角形。

👉总结

以上就是今天要讲的内容,本文仅仅简单介绍了体积表面积的使用,最后加了调用方法。

本次就是这么多了,喜欢的话,请点个赞吧!,感谢 本次总结的就是测量面积和角度的实现,有需要会继续添加新的 如能帮助到你,就帮忙点个赞吧,三连更好哦,谢谢 你的点赞就是对博主的支持,有问题记得留言评论哦! 不定时更新Unity开发技巧,觉得有用记得一键三连哦。么么哒

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原始发表:2025-04-30,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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  • 👉前言
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    • 👉设 S表示柱体的底面积, h表示柱体的高,则柱体的体积公式为:
    • 👉圆柱
    • 👉长方体
    • 👉正方体
  • 👉一、体积,表面积的计算
  • 👉二、使用方法如下
    • 👉1.代码如下
    • 测量距离和面积的链接
  • 👉注意事项
  • 👉总结
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