移动端草海的渲染方案（一）

塞尔达草海的模仿

塞尔达的草海 让人印象深刻，忍不住又要背诵台词：

我想起那天下午夕阳下的奔跑，那是我逝去的青春。

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好了，现在回来。

如果尝试用unity内置的地形草来还原上图效果，我们会发现有点力不从心：首先，内置草的shader不支持 高光。

下图是前项目我们用传统的 Blinn-Phong 光照模型添加的高光：

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这里在计算光照时让 草的法线向上，大致可以模拟出塞尔达草海的高光形状。

不过，塞尔达的草可远不止于此：随风摆动，碰撞弯曲，可破坏，可点燃......

下面的视频是我们用unity对上述效果的高仿：

塞尔达高仿--腾讯视频链接

是不是有点帅，：）

本文以及后续的几篇文章陆续会介绍我们的实现方式，以及一些改进方案。

Unity地形草的局限

我们的目标是要能在 中高端移动设备 跑得起 至少60米 视野范围的草海。

如果用Unity提供的 Terrain 来刷草的话，下面的2个参数我们必须非常注意：

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为了记录刷草的信息，Unity会把我们的 Terrain 栅格化，Detail Resolution 指定了格子的 划分粒度：这个值越大精度越高，同时需要的内存也越高。

比如我们把 Detail Resolution 设置成 512，那么地表会被划分成 512 x 512 个格子，每个格子是刷草的最基本单位，草的 密度 决定了每个格子草的数量。

Unity的 TerrainData 给我们提供了一个接口用于获取刷草信息：

public int[,] GetDetailLayer(int xBase, int yBase, int width, int height, int layer);

这里 GetDetailLayer 返回的是一个二维数组，数组长宽的最大值和 Detail Resolution 是对应的。

考虑到大面积草的渲染，如果以每个格子里的单株草为单位，那 drawcall 会非常高。

对此，Unity做了它的优化：把一定数量的格子合并成一个 Patch，以 Patch 为单位来渲染，这样 drawcall 就能大幅度降低，Detail Resolution Per Patch 决定了每个Patch包含的格子数量。

比如我们把 Detail Resolution Per Patch 设为 16，那么每个 Patch 就包含了 16 * 16 = 256 个格子，Unity会把这 256 格里的草合并成一个大的Mesh，用于最终的渲染。

这个时候，你可能和我有一样的疑问，GPU Instancing 跑哪去了？

按照Unity的实现方案，每个 Patch 生成的Mesh是 独立且各不相同 的，GPU Instancing 的条件并不满足......

没有 GPU Instancing 就算了，你很快会发现另一个问题，新的 Patch 进入视野时，有严重的 CPU性能开销，看一下下图的峰值：

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Patch 在运行时 合并Mesh 的开销很大。

这个时候，你可能已经心灰意冷，尝试着寻找 Terrain刷草 的替代方案了。

几个插件

事实上，国内用 Terrain 做地表的手游似乎也不多，更别说用 Terrain刷草 了。

不过了解 Terrain 的做法还是必要的，我们至少知道了Unity内置刷草的大致实现方式和存在的问题，以此为基础，再去理解一些第三方插件就容易得多了。

我们刚才的痛点主要有2个：

1. 不支持 GPU Instancing。

2. Patch 进入视野后合并模型的CPU开销很大。

这里介绍3款插件，都号称解决了我们的痛点：

1. uNature

2. Advanced Terrain Grass

3. Nature Renderer

当然这几个插件也并非十全十美，我们是需要做二次开发的。

下篇文章会介绍一下这几个插件的实现原理，以及我们的选择。

个人主页

本文的个人主页链接：https://baddogzz.github.io/2020/01/14/Unity-Grass-01/。

好了，拜拜。