Unity 原生有一个 Tarrain(地形)系统,但可惜并不能直接用于开放世界,当然是因为其效率问题。现在开放世界主流是使用 GpuTerrain + RVT ,也是一个成熟技术了。在项目中实现这个技术的是公司的 TA(我只做了接入),具体不了解,这里也只是大概说明下这个技术。
如果对这套技术缺乏了解的,建议直接去看参考文章,而不是本文(因为本文写得非常简略,也不包含实现方案)。如果已经了解了的,这篇文章也可以跳过。
1、GpuTerrain
GpuTerrain,也就是 Gpu 地形,将地形渲染的工作交给 GPU。其原理大概就是先生成一张平面的网格,然后给一张高度法线图。之后根据传入的高度和法线在 GPU 里面对网格顶点做偏移,从而形成地形。
与传统地形的方案相比,这里一大优势就是充分利用了 GPU 的并行优势,而且还可以对数据结构做优化。例如可以对地形进行四叉树分块以及 LOD、加入视锥体剔除、遮挡剔除等算法,从而大幅减少运算量。
GpuTerrain 对于开放世界至关重要,同时也是实现 RVT 的前提条件,大概率会成为以后大地形项目的标配。
2、实时虚拟纹理:RVT
RVT(Runtime Vitrual Texture 实时虚拟纹理)是一张逻辑上无限大的,可以手动控制部分加载和卸载的动态贴图。原理与系统内存指针类似,当我们调用malloc方法时,操作系统会返回一个虚拟地址,这个虚拟地址会经过跳转表,跳转到物理内存上。
RVT 虽然能实现无限大的地形,但实际上对与纹理的数量是有限制的。在传给 RVT 的数据中,每4张纹理(例如草地1,草地2,沙漠1,泥土1)都需要分组到同一张贴图中,这里我们称之为 AlphaMap。如果有8种纹理则需要2张图,12种3张,以此类推。Gpu 通过地形的 UV 和 AlphaMap 计算出每个地形顶点是第几张贴图的第几个通道,然后再从对应的地形纹理中取到相应的贴图,完成渲染。
3、针对海洋主题的优化
对于航海主题,其实大部分岛屿都是孤零零随意摆放在地图中的,地形之间出现空位的概率很大。
针对这种特殊情况,我们的TA对此做了优化,把岛屿中的一个地块单独抽象了一个四叉树节点,这样就能使得每个海岛都随意摆放,同时数据上也可以紧密排列。在地形数据烘培上,我们将整个世界分为 512*512 的棋盘格进行规整,配合整体数据对这套系统更为友好(后续会单独写一篇大世界的数据管理)。
4、参考文章
GitHub - wlgys8/GPUDrivenTerrainLearn: A Unity Project used for Learning GPU Driven Terrain Render
https://www.gdcvault.com/play/1025480/Terrain-Rendering-in-Far-Cry
https://zhuanlan.zhihu.com/p/300731406