Unity：１万個のキューブ/Cube/立方体を頂点移動だけで動かす

はじめに

１万個のキューブを移動する場合、以下のような方法があります。今回は１メッシュに結合して頂点情報を書き換える事により描画を行ってみました。

プリミティブ型のキューブオブジェクトを１万個素直に配置して、transform.position を移動する方法
shader で描画する方法（過去に作りました）
１メッシュに結合してメッシュの頂点を移動する方法

Shader で描画する方法は高速なのですが、WebGLでは Geometry Shaderが使えなかったため、本手法で検証してみました。

Unityを知らない方は、ぜひこちらの記事をご参照ください。

Link

Github：https://github.com/fastsystem/unity-move-one-mesh
関連記事：Unity：Mesh（メッシュ）の動的生成でキューブを生成
関連記事：Unity：Geometry Shader を使って１００万キューブ/立方体/Cubeを描画する！
関連記事：Unity：Compute Shader と Geometry Shader で60fps/100万個のキューブを描画！
デモ：http://www.fast-system.jp/wp-content/uploads/static/unity-move-one-mesh/

ソースコード

１メッシュで生成して、Positionを書き換える方法

Start時に、１万個のキューブを１Meshとして作成します。
- この時に頂点情報はメンバで保持しておきます。
Update時に、１万個のキューブの位置を更新します。
- この時に中心座標ではなく２４頂点分の座標を再計算します。
- bounds を再計算すると描画が安定します。

using UnityEngine;
using System.Collections.Generic;

[RequireComponent(typeof(MeshFilter))]
[RequireComponent(typeof(MeshRenderer))]
public class CreateOneMesh : MonoBehaviour
{
    private Mesh mesh = null;

    private int pointMax = 10000; // Cubeの最大数

    private List<Vector3> vertices = new List<Vector3>();

    void Start()
    {
        mesh = GetComponent<MeshFilter>().mesh;
        InitMesh();
    }

    void OnDistroy()
    {
        mesh.Clear();
    }

    void Update()
    {
        // 更新後のキューブの位置を定義する
        var points = new List<Vector3>();
        for (int x = -50; x < 50; x++) // 100
        {
            for (int z = -50; z < 50; z++) // 100
            {
                var y = Mathf.Sin(Mathf.Sqrt(x * x + z * z) / 4 + Time.realtimeSinceStartup) * 3;
                points.Add(new Vector3(x, y, z));
            }
        }

        UpdateMesh(points);
    }

    private void InitMesh()
    {
        vertices = new List<Vector3>();
        List<Vector3> normals = new List<Vector3>();
        List<int> triangles = new List<int>();
        for (int i = 0; i < pointMax; i++)
        {
            int triangleOffset = vertices.Count;
            // 頂点の設定
            // ８点だと法線の計算で影が上手く処理できないので、２４点で設定する
            vertices.AddRange(new Vector3[] {
                new Vector3 (0, 0, 0), // face front
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0), // face back
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0), // face top
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0), // face bottom
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0), // face right
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0), // face left
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0),
                new Vector3 (0, 0, 0),
            });

            // Normalsの定義
            normals.AddRange(new Vector3[] {
                new Vector3 (0, 0, -1), // face front
                new Vector3 (0, 0, -1),
                new Vector3 (0, 0, -1),
                new Vector3 (0, 0, -1),
                new Vector3 (0, 0, 1), // face back
                new Vector3 (0, 0, 1),
                new Vector3 (0, 0, 1),
                new Vector3 (0, 0, 1),
                new Vector3 (0, 1, 0), // face top
                new Vector3 (0, 1, 0),
                new Vector3 (0, 1, 0),
                new Vector3 (0, 1, 0),
                new Vector3 (0, -1, 0), // face bottom
                new Vector3 (0, -1, 0),
                new Vector3 (0, -1, 0),
                new Vector3 (0, -1, 0),
                new Vector3 (1, 0, 0), // face right
                new Vector3 (1, 0, 0),
                new Vector3 (1, 0, 0),
                new Vector3 (1, 0, 0),
                new Vector3 (-1, 0, 0), // face left
                new Vector3 (-1, 0, 0),
                new Vector3 (-1, 0, 0),
                new Vector3 (-1, 0, 0),
            });

            // 面の設定
            triangles.AddRange(new int[] {
                triangleOffset + 0, triangleOffset + 2, triangleOffset + 1, //face front
                triangleOffset + 0, triangleOffset + 3, triangleOffset + 2,
                triangleOffset + 5, triangleOffset + 4, triangleOffset + 7, //face back
                triangleOffset + 5, triangleOffset + 7, triangleOffset + 6,
                triangleOffset + 8, triangleOffset + 10, triangleOffset + 9, //face top
                triangleOffset + 8, triangleOffset + 11, triangleOffset + 10,
                triangleOffset + 12, triangleOffset + 14, triangleOffset + 13, //face bottom
                triangleOffset + 12, triangleOffset + 15, triangleOffset + 14,
                triangleOffset + 16, triangleOffset + 18, triangleOffset + 17, //face right
                triangleOffset + 16, triangleOffset + 19, triangleOffset + 18,
                triangleOffset + 20, triangleOffset + 22, triangleOffset + 21, //face left
                triangleOffset + 20, triangleOffset + 23, triangleOffset + 22,
            });
        }

        mesh.indexFormat = UnityEngine.Rendering.IndexFormat.UInt32;
        mesh.Clear();
        mesh.vertices = vertices.ToArray();
        mesh.triangles = triangles.ToArray();
        mesh.normals = normals.ToArray();
        // mesh.Optimize();
        // mesh.RecalculateNormals();
    }

    public void UpdateMesh(List<Vector3> points)
    {
        var v0 = -0.5f;
        var v1 = 0.5f;

        for (int i = 0; i < points.Count; i++)
        {
            float x = points[i].x;
            float y = points[i].y;
            float z = points[i].z;
            int idx = i * 24;

            vertices[idx + 0] = new Vector3(x + v0, y + v0, z + v0); // face front
            vertices[idx + 1] = new Vector3(x + v1, y + v0, z + v0);
            vertices[idx + 2] = new Vector3(x + v1, y + v1, z + v0);
            vertices[idx + 3] = new Vector3(x + v0, y + v1, z + v0);
            vertices[idx + 4] = new Vector3(x + v0, y + v1, z + v1); // face back
            vertices[idx + 5] = new Vector3(x + v1, y + v1, z + v1);
            vertices[idx + 6] = new Vector3(x + v1, y + v0, z + v1);
            vertices[idx + 7] = new Vector3(x + v0, y + v0, z + v1);
            vertices[idx + 8] = new Vector3(x + v0, y + v1, z + v1); // face top
            vertices[idx + 9] = new Vector3(x + v0, y + v1, z + v0);
            vertices[idx + 10] = new Vector3(x + v1, y + v1, z + v0);
            vertices[idx + 11] = new Vector3(x + v1, y + v1, z + v1);
            vertices[idx + 12] = new Vector3(x + v1, y + v0, z + v1); // face bottom
            vertices[idx + 13] = new Vector3(x + v1, y + v0, z + v0);
            vertices[idx + 14] = new Vector3(x + v0, y + v0, z + v0);
            vertices[idx + 15] = new Vector3(x + v0, y + v0, z + v1);
            vertices[idx + 16] = new Vector3(x + v1, y + v1, z + v1); // face right
            vertices[idx + 17] = new Vector3(x + v1, y + v1, z + v0);
            vertices[idx + 18] = new Vector3(x + v1, y + v0, z + v0);
            vertices[idx + 19] = new Vector3(x + v1, y + v0, z + v1);
            vertices[idx + 20] = new Vector3(x + v0, y + v0, z + v0); // face left
            vertices[idx + 21] = new Vector3(x + v0, y + v1, z + v0);
            vertices[idx + 22] = new Vector3(x + v0, y + v1, z + v1);
            vertices[idx + 23] = new Vector3(x + v0, y + v0, z + v1);
        }
        mesh.SetVertices(vertices);
        mesh.RecalculateBounds(); // boundsを計算しなおさないと再描画がおかしいので実行
    }
}

１万個のオブジェクトを配置して移動

開始時に、Instanced で１万個のキューブを生成します。（Primitive型を生成する場合は GameObject.CreatePrimitive を使います）
Update時に、１万個のキューブの位置を更新します。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class CreateManyObject : MonoBehaviour
{
    private List<GameObject> cubes;

    void OnEnable()
    {
        cubes = new List<GameObject>();
        for (int x = -50; x < 50; x++) // 100
        {
            for (int z = -50; z < 50; z++) // 100
            {
                var cube = GameObject.CreatePrimitive(PrimitiveType.Cube);
                cube.transform.position = new Vector3(x, 0, z);
                cubes.Add(cube);
            }
        }
    }

    void OnDisable()
    {
        foreach(var cube in cubes)
            GameObject.Destroy(cube);
        cubes.Clear();
    }

    void Update()
    {
        if (cubes.Count == 0) return;

        var idx = 0;
        for (int x = -50; x < 50; x++)
        {
            for (int z = -50; z < 50; z++)
            {
                var y = Mathf.Sin(Mathf.Sqrt(x * x + z * z) / 4 + Time.realtimeSinceStartup) * 3;
                cubes[idx].transform.position = new Vector3(x, y, z);
                idx++;
            }
        }
    }
}

実行結果

デモがあるでのぜひ試してみてください。

１メッシュでの頂点移動だけだと、60fps前後確保できていました。

１万個のキューブでの位置移動だと、17fps前後といった感じです。

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カテゴリー:C#Unity

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