[专栏精选]2018.3地形更新详解

作者: 洪智 | 来源:发表于2019-03-31 19:41 被阅读7次

本文节选自洪流学堂公众号技术专栏《大话Unity2018》，未经允许不可转载。

洪流学堂公众号回复专栏，查看更多专栏文章。

大智：“Unity2018.3已经发布有一段时间了，这次更新内容还是比较大的，这周我们来着重学习一下之前学习过的内容在2018.3中的重大更新。今天我们看一下地形系统有哪些惊喜的变化。”

地形系统的更新主要功能包括：

多地形块的支持
新的地形资产类型
新的地形画刷
新的地形绘制工具
性能大幅提升，充分利用GPU
开放地形API接口

下面我们一起来逐一研究一下具体的变化吧！

地形更新2018.3

Unity2018.3包含了地形系统的较多更新，主要体现在性能和易用性方面。

地形系统改进了制作地形的工具，在性能方面可以更充分地利用GPU。增加了HDRP和LWRP的支持，也兼容了内置渲染管线和现有的地形系统。

可以看出Unity在大地形方面已经有所布局，这次更新只是第一步。

多地形支持

现在Unity对多个地形块的支持更友好了。可以管理相邻地形的连接，然后可以跨地形无缝绘制，这在之前需要自己写脚本才能实现。

现在可以通过Create Neighbor Terrain工具快速扩展相邻地形块。

快速创建相邻地形块.gif

勾选Terrain Settings中的‘Auto connect’，地形会自动和相邻地形连接，使用相同的分组ID。这样在进行地形绘制时，可以跨地形无缝绘制。

新的地形资产类型

现在新增了两种和地形相关的资产类型，可以简化工作流，分别是TerrainLayer和Brush资产。

TerrainLayer

TerrainLayer来源于原地形系统对应的地形纹理材质，但是原来不同地形之间的地形纹理材质不能通用，需要手动添加。通过独立资产的方式可以让你独立于地形来定义地形材质，这样你可以在不同的地形之间复用这些材质，修改起来也更方便。

添加TerrainLayer.gif

经过上面添加后，会在工程中多一个NewLayer的资产，可以对这个资产进行重命名、移动、编辑修改。在其他地形中也可以直接复用这个材质。

Brush画刷

画刷资产代表了用于绘制和雕刻地形的GPU画刷形状。现在可以自定义画刷，包含自定义纹理以及参数，更好地调整画刷形状。

参数包含：

Falloff 衰减曲线
Radius Scale 半径尺寸

Brush资产.gif

同时你也能看到，现在画刷会有一个预览效果，这也是得益于画刷操作现在运行在GPU上，速度更快。

支持R16纹理

Unity现在支持R16格式的画刷纹理（一个通道有16bit，传统的纹理一个通道8bit）。这种类型的纹理会带来什么好处呢？

传统8bit的纹理能表示的数值范围比较小，在地形上可能会出现“阶梯”状的不平滑的效果。

而16bit的纹理表示的数值范围比8bit大得多，可以让地形更平滑。

8位笔刷标记产生的“阶梯”瑕疵（上）和16位笔刷标记的效果（下）

新的地形绘制工具

新的地形绘制工具没有直接包含在引擎中，你需要手动导入到Unity中使用。
下载地址：https://github.com/Unity-Technologies/TerrainToolSamples

安装方法：
1、下载Github的版本库，可以下载.zip或clone代码（如果不知道怎么操作，可以回去复习147课Github相关的操作哦）
2、将Editor和Shaders文件夹复制到工程中（需要Unity2018.3或之后的版本）
3、编译后你就能在地形工具中看到这些小工具了。

如果你在下面使用工具时发现没有效果，注意确认一下画刷的Opacity属性是不是太小了。

Utility（工具）

Bridge 建桥工具

这个工具可以让两个点之间变成平面

在起点Shift加点击
在终点左键点击，两次点击中间的区域就根据画刷的形状变平整

同时这个工具也给出了一些参数，你可以实践研究下这些参数的作用。

Bridge工具.gif

Clone 克隆工具

这个工具可以让一个点复制另外一个点

在被克隆点左Ctrl加点击
在克隆点左键点击，克隆点就会呈现和被克隆点一致的地形信息

可以选择克隆的信息：地形起伏、贴图

克隆画刷.gif

Mesh 网格工具

这个工具可以让你根据网格的形状修改地形的起伏。

左键点击来根据mesh抬升地形
Ctrl + 左键点击根据mesh降低地形
按住Shift可以对网格进行旋转、缩放和位置修改。

Mesh工具

Sharpen

这个工具可以让地形变得更陡峭。

Slope Flaten Height

做平滑地形的同时保持原来一定的坡度。

Slope Flatten Height.gif

Erosion 侵蚀

顾名思义，就是在地形上做出侵蚀的效果。

图片来源：百度百科

Erode Height (Simple) 侵蚀高度

这个工具的作用是：在地形上点击左键，画刷区域的最高点不变，其他区域会变低，增大了落差。

侵蚀高度.gif

Ridging Erosion 成脊侵蚀

成脊侵蚀是什么意思呢？就是将地形侵蚀成一个山脊。看下面的图可能会更直观。

成脊侵蚀.gif

Terrace Erosion 梯田侵蚀

将地形侵蚀为梯田状。

其中有两个参数：

Terrace Count：梯田的阶数。这个数值越大，两个阶梯之间的高度差会越小。
Interior Corner Weight：阶梯内部保留原来高度的权重，这个需要你自行体验，看看这个属性不同数值的差异。

梯田侵蚀，是不是很有像素风

Transform

Pinch Height 挤压高度

挤压(图片来源：有道词典)

左键点击进行挤压（有点像成脊侵蚀）
Shift+左键点击进行膨胀（挤压的反向操作）

挤压高度.gif

Smudge Height 涂抹高度

你可以想象拿着一个画刷在一个画布上随意涂抹的效果。

涂抹高度.gif

Twist Height 扭曲高度

Twist我们在之前的Shadergraph课中见过，是扭曲的意思。

这个工具需要在高度有落差的地方使用，可以形成旋涡状的扭曲。

扭曲高度.gif

性能方面

Unity为地形增加了GPU-instanced的渲染路径。在大多数情况下，GPU实例化可以显著减少draw call的数量。经过测试，大多数情况可以减少超过50%的CPU消耗（实际情况取决于运行的平台和使用场景）。

开启方法如图所示

启用后，Unity会将所有大型地形数据，比如高度图和splat贴图等转换为GPU上的纹理。Unity会使用GPU实例化来复制单个网格、采样高度图纹理来生成正确的几何体，而不是使用传统的方法在CPU上为每个地形块生成网格。CPU的负载会有数量级的降低，因为几个实例化draw call就可以替代上千个自定义网格绘制。

同时呢，还可以改善加载时间。为什么能改善加载时间呢？现在Unity可以用GPU来构建basemap（预混合的LOD贴图），就不用预先构建占用存储空间了。GPU非常擅长这种事，速度很快。这也意味着，如果你要写自定义的地形shader，现在可以重写'build basemap'的shader并且生成匹配的basemap LOD贴图。

可编程的GPU工具

在编辑器中，Unity现在开放了地形的编程接口，你可以编写自己的地形工具，在GPU上实现跨地形块的无缝拼接、起伏雕刻和纹理绘制。

API包括：

TerrainPaintTool<T0>，一个地形工具的基础类
TerrainPaintUtility，包含修改地形数据的工具方法

Unity也将现有的地形工具都转到了GPU上进行运算。除了使用这些工具更流畅，也提供了更大的画刷尺寸，更好地画刷预览以及可以跨地形块的地形绘制（自动无缝拼接）。

总结

大智：“相信这些地形的更新会给地形带来很多增强，不管是在制作过程还是运行过程的性能。”

今日思考题

大智：“制作一个地形试试吧，看看新的地形能给你带来什么？”
小新：“好嘞！”
大智：“收获别忘了分享出来！也别忘了分享给你学Unity的朋友，也许能够帮到他。”