移動端草海的渲染方案（一）

塞爾達草海的模仿

塞爾達的草海 讓人印象深入，忍不住又要背誦臺詞：

我想起那天下午夕陽下的奔跑，那是我逝去的青春。

好了，如今回來。

若是嘗試用unity內置的地形草來還原上圖效果，咱們會發現有點力不從心：首先，內置草的shader不支持 高光。

下圖是前項目咱們用傳統的 Blinn-Phong 光照模型添加的高光：

這裏在計算光照時讓 草的法線向上，大體能夠模擬出塞爾達草海的高光形狀。

不過，塞爾達的草可遠不止於此：隨風擺動，碰撞彎曲，可破壞，可點燃......

下面的視頻是咱們用unity對上述效果的高仿：

塞爾達高仿--騰訊視頻連接

是否是有點帥，：）

本文以及後續的幾篇文章陸續會介紹咱們的實現方式，以及一些改進方案。

Unity地形草的侷限

咱們的目標是要能在 中高端移動設備 跑得起 至少60米 視野範圍的草海。

若是用Unity提供的 Terrain 來刷草的話，下面的2個參數咱們必須很是注意：

爲了記錄刷草的信息，Unity會把咱們的 Terrain 柵格化，Detail Resolution 指定了格子的 劃分粒度：這個值越大精度越高，同時須要的內存也越高。

好比咱們把 Detail Resolution 設置成 512，那麼地表會被劃分紅 512 x 512 個格子，每一個格子是刷草的最基本單位，草的 密度 決定了每一個格子草的數量。

Unity的 TerrainData 給咱們提供了一個接口用於獲取刷草信息：

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

這裏 GetDetailLayer 返回的是一個二維數組，數組長寬的最大值和 Detail Resolution 是對應的。

考慮到大面積草的渲染，若是以每一個格子裏的單株草爲單位，那 drawcall 會很是高。

對此，Unity作了它的優化：把必定數量的格子合併成一個 Patch，以 Patch 爲單位來渲染，這樣 drawcall 就能大幅度下降，Detail Resolution Per Patch 決定了每一個Patch包含的格子數量。

好比咱們把 Detail Resolution Per Patch 設爲 16，那麼每一個 Patch 就包含了 16 * 16 = 256 個格子，Unity會把這 256 格里的草合併成一個大的Mesh，用於最終的渲染。

這個時候，你可能和我有同樣的疑問，GPU Instancing 跑哪去了？

按照Unity的實現方案，每一個 Patch 生成的Mesh是 獨立且各不相同 的，GPU Instancing 的條件並不知足......

沒有 GPU Instancing 就算了，你很快會發現另外一個問題，新的 Patch 進入視野時，有嚴重的 CPU性能開銷，看一下下圖的峯值：

Patch 在運行時 合併Mesh 的開銷很大。

這個時候，你可能已經心灰意冷，嘗試着尋找 Terrain刷草 的替代方案了。

幾個插件

事實上，國內用 Terrain 作地表的手遊彷佛也很少，更別說用 Terrain刷草 了。

不過了解 Terrain 的作法仍是必要的，咱們至少知道了Unity內置刷草的大體實現方式和存在的問題，以此爲基礎，再去理解一些第三方插件就容易得多了。

咱們剛纔的痛點主要有2個：

1. 不支持 GPU Instancing。

2. Patch 進入視野後合併模型的CPU開銷很大。

這裏介紹3款插件，都號稱解決了咱們的痛點：

1. uNature

2. Advanced Terrain Grass

3. Nature Renderer

固然這幾個插件也並不是十全十美，咱們是須要作二次開發的。

下篇文章會介紹一下這幾個插件的實現原理，以及咱們的選擇。

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本文的我的主頁連接：baddogzz.github.io/2020/01/14/…。

好了，拜拜。