UMA中Mesh的管理和合成

名词解释

UMA.UMABlendFrame:

在UMAMeshData.cs文件中

public class UMABlendFrame
{
    public float frameWeight = 100.0f; //should be 100% for one frame
    public Vector3[] deltaVertices = null;
    public Vector3[] deltaNormals = null;
    public Vector3[] deltaTangents = null;
};

一个BlendShape可以包含很多帧，最后一帧（frameWeight = 100.0f）是这个BlendShape的最终形态，而中间还可以有很多过度的平滑帧（就像放动画一样）。他们一般都是按frameWeight从小到大排列的。
UMABlendFrame代表BlendShape的某一帧。在大部分情况下，一个BlendShape只有一帧。
frameWeight表示这一帧是最终形态的百分之多少。
deltaVertices数组，大小和整个base mesh的顶点数相同。数组中的每一项，表示这一帧BlendShape的顶点和baseMesh中相应顶点的位置差（offset）。baseMesh中的顶点位置加上这个deltaVertices可以得到BlendShape中顶点的绝对位置。
deltaNormals数组，意义同上，只是表示的是法线。
deltaTangents数组，意义同上，只是表示的是切线。

UMA.UMABlendShape:

在UMAMeshData.cs文件中

public class UMABlendShape
{
    public string shapeName;
    public UMABlendFrame[] frames;
}

表示一个完整的BlendShape，里面可以包含多个帧。

UMA.UMAMeshData:

在UMAMeshData.cs文件中
- UMA用来表示unity中mesh data的类。
- 主要包含了mesh的所有顶点数据（包括顶点，法线，切线，颜色，多组uv），骨骼权重信息，bindPose，三角形面的索引信息（通过SubMesh来管理），所有的BlendShapes等。
- 这其中还有static版本的mesh数据，主要是在mesh合成时用来优化内存，减少gc用的。（每次合并mesh，都会生成一个临时的UMAMeshData来缓存数据，生成完，把数据赋给unity后就释放了）。
UMA.SlotDataAsset:

在SlotDataAsset.cs文件中
- Contains the immutable data shared between slots of the same type.
- 这个类中包含了slot所用到的数据，这些数据是不可变的，而且是在相同类型的slot间共享的。
- 在运行时，SlotLibrary中会有场景中用到的所有slot的SlotDataAsset，每个类型有且仅有一份。
- 这个类的其中一个成员变量就是UMAMeshData类型的，保存了这个slot所用的mesh的数据，包括BlendShapes。所以生成完slot后，对应的fbx就没用了，UMA自己会保存所有相关信息。

Mesh合成过程

在UMAGeneratorBuiltin.cs文件的public virtual bool HandleDirtyUpdate(UMAData data)函数中

if (umaData.isMeshDirty)
{
    UpdateUMAMesh(umaData.isAtlasDirty);
    umaData.isAtlasDirty = false;
    umaData.isMeshDirty = false;
    SlotsChanged++;
    forceGarbageCollect++;

    if (!fastGeneration)
        return false;
}

当umaData.isMeshDirty为true时，就会调用UpdateUMAMesh()来更新Mesh。

UpdateUMAMesh()函数会调用meshCombiner.UpdateUMAMesh()来执行合并生成工作。这是一个虚函数，实际上会调用到UMADefaultMeshCombiner.UpdateUMAMesh()函数。
UMADefaultMeshCombiner.UpdateUMAMesh()函数中，会根据合并得到的材质数量，来确定最终会合成几个mesh。然后把所有用到相同材质的mesh合并成一个mesh，减少draw call。合并的结果会保存在一个临时的UMAMeshData中，最后通过函数umaMesh.ApplyDataToUnityMesh()赋值给unity的mesh。
其中的具体合并工作是通过SkinnedMeshCombiner.CombineMeshes()函数来完成的。它会把所有mesh的顶点数据都合并到一个mesh中，这个比较简单。我们主要详细看一下BlendShape的合并和Bake过程。
- 先通过函数AnalyzeBlendShapeSources()统计所有需要合并的BlendShape的信息，如果某个BlendShape设置了bake，那么这个统计就会跳过这个BlendShape。
- 在函数InitializeBlendShapeData()中，根据统计结果，生成需要合并的target BlendShape的初始化数据，这里生成的BlendShape的顶点数是和最终要生成的Mesh的顶点数相同的，并且生成的BlendShape其实是没有作用的，所有的delta都为零。设置为bake的BlendShape会跳过这步。
- 然后把源BlendShape中的数据，根据顶点序号的offset，设置到刚才生成的target BlendShape中。如果某个BlendShape设置了bake，那么不会执行copy这步，取而代之的会执行BakeBlendShape()函数。
- 在BakeBlendShape()函数中，会根据权重把BlendShape直接插值合并到最终生成的Mesh中，然后这个BlendShape就不会到Unity的Mesh的BlendShape中去了，可以减小内存和加快每帧的渲染速度。

BlendShape要点
- 带有BlendShape的Slot的顶点数越小越好，因为占有的内存少。（这部分内存是整个race共享的，和单独人物的多少没有关系）。
- 设置BlendShape的bake后，就把BlendShape烘培到Unity的Mesh中去了，Unity的Mesh中就不会带有BlendShape了，可以减少内存消耗，加快每帧的渲染速度。
- 如果不bake，那么每个人物的Unity的mesh中都会带有相应的BlendShape顶点数据，人物越多浪费的内存就越多。而且每帧Unity都要去把BlendShape插值计算一次，浪费渲染时间。

名词解释

Mesh合成过程

BlendShape要点