Unity开发-3D切片开发历程

开发一个项目，需要将3d打印的STL类型的模型进行类似于切片操作。

具体要求如下：

对使用Solidworks等软件生产的STL文件进行处理，生成方便进行3D打印的格式。

首先要求能够导入需要打印的STL文件；
其次要求能够对STL模型进行切片，可以置切片层间距；
按照要求的图片格式生产每层切片的PNG图像；

导入STL模型

由于Untiy本身不支持STL模型，并且unity的一个mesh最多只能支持65000面，因此正常人也不会用Unity来开发STL文件（~~我也觉得很傻逼~~）。试了几个CSDN上的代码，bug千奇百怪（CSDN纯废物）。最后的解决方案是在UnityStore上面买了一个STL导入插件，叫Runtime STL Loader。

STL模型进行切片效果模拟

一开始的设计思路是想着按照字面意思对模型进行切片，也做了Demo发给老师看，但是后面跟老师沟通后觉得直接切片会有问题。原因是切片出来的物体不会自动消失，影响拍照，其次切出的网格可能会发生变化导致模型变形（每次切片后，切片接触面需要重新生成网格不然会形成一个空腔）。

因此打算采用类似于磨皮的方式来体现出切片的项目，使用的插件为Unity3DCrossSectionShader，UnityStore上的文件已经下架，建议在Github上下载：github.com/Dandarawy/Unity3DCrossSectionShader

Unity3DCrossSectionShader具体实现实现后面开个单章来解说，简而言之，获取一个物体的XYZ轴向量，组成的一个平面，利用Stencil缓冲区和Cull设置，剔除超出平面的部分，并且独绘制裁切面的截面颜色。如同上图第一排所示。

通过它可以实现物体从无到有的一个类似于3d的打印过程，适合拍片再进行打印。

拍照处理

前面说到，需要对模型切片后的效果进行拍照导出，这一块内容较为简单。根据老师的要求，画面只有黑白两种颜色。因此我们需要对摄像机和天空盒进行处理。

摄像机

思路就是新建一个摄像机，主摄像机只负责看，后续代码基本跟主摄像机无关。

ClearFlags设置成soliderColor，颜色纯黑。
重点就是将Projection的模式设置成Orthographic，避免产生近大远小的问题。
在文件夹新建一个Render Texture，分辨率设置1980*1080，挂载摄像机上。

天空盒

摄像机拍摄的图片只能有黑白两色

场景里的光源关掉（在运行的时候代码隐藏）。
Window->Light(ctrl+9)打开灯光设置，按照下述参考配置。

这样下来摄像机就能拍出一张黑白照~~（建议直接拍熊猫）~~

开始切片

这一块内容同样不难，根据Unity3DCrossSectionShader的原理，我们需要利用切片平面的Y轴，设置移动距离，也就是切片层间距。每移动一次，就拍一张照。并将拍的的照片保存到指定文件夹。这样我们最基础的功能-切片模拟就完成了。

        RenderTexture rt = captureCamera.targetTexture;
        captureCamera.clearFlags = CameraClearFlags.SolidColor;
        captureCamera.backgroundColor = Color.black;

        Texture2D screenShot = new Texture2D(rt.width, rt.height, TextureFormat.RGB24, false);
        captureCamera.Render();

        RenderTexture.active = rt;
        screenShot.ReadPixels(new Rect(0, 0, rt.width, rt.height), 0, 0);
        screenShot.Apply();

1. 获取目标渲染纹理

RenderTexture rt = captureCamera.targetTexture;

captureCamera 是一个 Camera 对象。
targetTexture 指定了摄像机的目标渲染纹理 (RenderTexture)。
这里通过 targetTexture 获取摄像机的渲染目标纹理，后续会用来读取渲染结果。

2. 设置摄像机的清屏方式和背景色

captureCamera.clearFlags = CameraClearFlags.SolidColor;
captureCamera.backgroundColor = Color.black;

clearFlags 定义了摄像机在每次渲染前如何清除背景：
- CameraClearFlags.SolidColor 表示用单一颜色填充屏幕背景。
backgroundColor 定义了清屏时填充的颜色，这里是黑色。

3. 创建目标图片的存储容器

Texture2D screenShot = new Texture2D(rt.width, rt.height, TextureFormat.RGB24, false);

创建一个 Texture2D 对象，用来存储渲染纹理的数据。
参数解释：
- rt.width 和 rt.height：图片的宽度和高度，与渲染纹理一致。
- TextureFormat.RGB24：指定图片的格式为 RGB，不包括 Alpha 通道（每像素 24 位）。
- false：不生成 mipmaps（多级细化纹理）。

4. 触发摄像机渲染

captureCamera.Render();

手动调用摄像机的 Render 方法，执行一次完整的场景渲染流程。
渲染结果会写入目标 RenderTexture。

5. 激活目标渲染纹理

RenderTexture.active = rt;

将指定的 RenderTexture 设置为当前活动的渲染目标。
这是为了使后续操作能够直接访问 RenderTexture 的像素数据。

6. 从渲染纹理中读取像素

screenShot.ReadPixels(new Rect(0, 0, rt.width, rt.height), 0, 0);
screenShot.Apply();

ReadPixels 从当前激活的渲染纹理中读取指定矩形区域的像素数据，存储到 Texture2D 中。
- new Rect(0, 0, rt.width, rt.height)：指定读取的区域，从左下角 (0,0) 开始，宽度和高度为 rt 的尺寸。
- 0, 0：目标 Texture2D 的写入起点。
screenShot.Apply() 应用读取的像素数据，使其生效。

结论

Unity 开发上位机并非适用于所有场景，例如本次Unity导入STL模型的问题，也是花了功夫来研究怎么导入STL，最终也还是感谢有人开发了导入插件，不如都不知道怎么进行下一步。对于后面的图像处理很多都可以通过GPT来进行功能定制，Unity在这块还是有它的生态的。