使用Unity JobSystem模拟SplineMesh

概述

• 在数学学科数值分析中，样条（Spline）是一种特殊的函数，由多项式分段定义。样条的英语单词spline来源于可变形的样条工具，那是一种在造船和工程制图时用来画出光滑形状的工具。
• 在计算机科学的计算机辅助设计和计算机图形学中，样条通常是指分段定义的多项式参数曲线。由于样条构造简单，使用方便，拟合准确，并能近似曲线拟合和交互式曲线设计中复杂的形状，样条是这些领域中曲线的常用表示方法。

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在Github上由Methusalah开发的SplineMesh展现了令人惊叹的效果，具体如下：

这些效果非常不错，但是如果用于移动端Runtime就性能不足了，经过分析发现他的运算集中在Unity的主线程上，对于这种运算密集类型的模拟，就可以使用JobSystem提供多线程的强力支持。

如何将SplineMesh转成JobSystem支持呢?

第一个步骤当然是先分析原算法确定以下一些东西：

• 有哪些数据，这些数据哪些是初始静态数据，哪里是动态临时数据

  • Spline构成最基本的当然是一串节点，每个节点包括顶点位置和朝向
  • 两个节点构成一个BezierCure
  • 为了使用BezierCurve建模生成对应Mesh，则还需要按给定参数采样Sample

• 模拟算法的有几个大块步骤，这些步骤里面哪些是需要多线程支持，哪些不需要，不需要多线程的步骤是否就一定不需要转成Job：

  • 1. 对BezierCurve采样
  • 2. 根据采样对Mesh进行弯曲操作
  • 3. 更新Mesh
       
       以上这些在实际开始写代码之前就需要大体确定

第二个步骤开始写代码，主要按以下三个小步骤来：

1. 构造数据类型

• NativeSplineNode

  public struct NativeSplineNode
  {
        public Vector3 position;
        public Vector3 direction;
        public Vector3 up;
        public Vector2 scale;
        public float roll;
        public int index;
  }
  

• NativeBezierCurve

  public struct NativeCubicBezierCurve
  {
        public int stepCount;
        public int startIndexOfSample;
        public float length;
  
        public NativeSplineNode n1, n2;
  }
  

• NativeCurveSample

  public struct NativeCurveSample
  {
      public Vector3 location;
      public Vector3 tangent;
      public Vector3 up;
      public Vector2 scale;
      public float roll;
      public float distanceInCurve;
      public float timeInCurve;
  
      public Quaternion rotation;
  }
  

2. 构造Job逻辑

3. 串联各个Job逻辑

使用JobSystem优化代码总结：