从灰度图到地形图

序

大概就是根据一个灰度图，生成一个地形。

分两步来实现吧；首先，用随机数生成地形；然后，根据灰度图生成地形。

小白，没啥基础，所以只能慢慢来。

参考：

【萌新图形学】地形网格生成入门含动画说明哦_哔哩哔哩_bilibili

【萌新图形学】地形生成下篇——随机大地形与真实地形_哔哩哔哩_bilibili

首先，得有一些基本概念的：

00.一些基本概念

演示

我是个小白，所以，刚开始，来点直观的吧

新建了一个空物体gameobject，手动添加了3样东西给它：

MeshFilter组件

MeshRender组件

考虑到没有材质球会成粉色，所以新建了个默认的材质球给它。

前两个组件是主要的，下面的动图就简单的演示了这两个组件的作用。

顺便提一下，这里有个线框模式显示的开关。

大概有了个朦胧的认识：

MeshFilter里的Mesh可以控制物体的形状

MeshRender负责物体的显示

现在，开始文档里的正式介绍。

Mesh

Unity - Scripting API: Mesh (unity3d.com)

《inherits from Object》

里面按一定规则存着模型的数据，比如顶点什么的。【就是顶点着色器里的那个顶点】

看定义可能比较朦胧，看这个示例代码，就很清楚它是什么了：

MeshFilter

Unity - Manual: Mesh Filter component (unity3d.com)

这个组件，也很简单呐；里面就一个Mesh。。

具体可以这么用：

Unity - Scripting API: MeshFilter.mesh (unity3d.com)

从代码里可以看到，这个组件里的Mesh，就是上面的那个Mesh类

MeshRender

Unity - Manual: Mesh Renderer component (unity3d.com)

材质球，UnityShader，就是拖给这个组件的。再结合它的名字猜一下——它负责把网格画出来

小结

MeshFilter和MeshRender是一对

MeshFilter组件和Mesh类是一对

负责提供数据

如顶点在模型坐标系下的坐标

MeshRender组件和材质球，shader是一对

定义了如何使用数据

比如在片元着色器里把quad给discard成ball，point sprite就是这么来的

后面就是按着视频来了。

01.大小为1的平面

这个是视频里的代码。

结合上面介绍的基本概念，大概知道它在干什么吧。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class Terrian : MonoBehaviour
{public float width = 0.1f;MeshRenderer meshRenderer;MeshFilter meshFilter;// 用来存放顶点数据List<Vector3> verts;List<int> indices;private void Awake(){}private void Start(){verts = new List<Vector3>();indices = new List<int>();meshRenderer = GetComponent<MeshRenderer>();meshFilter = GetComponent<MeshFilter>();Generate();}public void Generate(){ClearMeshData();// 把数据填写好AddMeshData();// 把数据传递给Mesh，生成真正的网格Mesh mesh = new Mesh();mesh.vertices = verts.ToArray();//mesh.uv = uvs.ToArray();mesh.triangles = indices.ToArray();mesh.RecalculateNormals();mesh.RecalculateBounds();meshFilter.mesh = mesh;}void ClearMeshData(){verts.Clear();indices.Clear();}void AddMeshData(){verts.Add(new Vector3(0, 0, 0));verts.Add(new Vector3(0, 0, 1));verts.Add(new Vector3(1, 0, 1));verts.Add(new Vector3(1, 0, 0));indices.Add(0);  indices.Add(1);  indices.Add(2);indices.Add(0);  indices.Add(2);  indices.Add(3);}}

在上面的那个演示的基础上，把它拖给空物体，就可以了。

02.更大规模的平面

灌数据到Mesh的原理

主要就俩数组，一个是顶点，一个是索引。

视频里这个图挺好的。

顶点数据

索引数据

稍微复杂一点，因为顶点是单独的，这个是相互关联的。

很形象的图，涉及到二维逻辑地址和一维物理地址的换算。

从特殊到一般：

最终应用【顺序是比较重要的，因为单面剔除，cull on，cull off之类的】

试一试

修改前：

void AddMeshData()
{verts.Add(new Vector3(0, 0, 0));verts.Add(new Vector3(0, 0, 1));verts.Add(new Vector3(1, 0, 1));verts.Add(new Vector3(1, 0, 0));indices.Add(0);  indices.Add(1);  indices.Add(2);indices.Add(0);  indices.Add(2);  indices.Add(3);
}

修改后

void AddMeshData()
{int N = 10;//01填充顶点数据for (int z = 0; z < N; ++z)//按先x后z的顶点排列顺序，所以最外层的循环是z不是x{for(int x = 0; x < N; ++x){Vector3 temp = new Vector3(x, 0, z);verts.Add(temp);}}//02填充索引数据for(int z = 0; z < N - 1; ++z){for(int x = 0; x < N - 1; ++x){int index_lb = z * N + x;//index of the left bottom vertex. lb = left bottomint index_lt = (z + 1) * N + x;int index_rt = (z + 1) * N + x + 1;int index_rb = z * N + x + 1;indices.Add(index_lb);indices.Add(index_lt);indices.Add(index_rt);indices.Add(index_rt);indices.Add(index_rb);indices.Add(index_lb);}}
}

结果，符合预期；在原点那里放了个cube，作参照。

03.从平面到地形

这个不难，加一行

void AddMeshData()
{
int N = 10;
//01填充顶点数据
for (int z = 0; z < N; ++z)//按先x后z的顶点排列顺序，所以先循环的是z
{for(int x = 0; x < N; ++x){float height = Random.Range(0.1f, 1.0f);//随机加个高度Vector3 temp = new Vector3(x, height, z);verts.Add(temp);}
}
//02填充索引数据
for(int z = 0; z < N - 1; ++z)
{for(int x = 0; x < N - 1; ++x){int index_lb = z * N + x;//index of the left bottom vertex. lb = left bottomint index_lt = (z + 1) * N + x;int index_rt = (z + 1) * N + x + 1;int index_rb = z * N + x + 1;indices.Add(index_lb);indices.Add(index_lt);indices.Add(index_rt);indices.Add(index_rt);indices.Add(index_rb);indices.Add(index_lb);}
}}

结果，有高度起伏了。

这个是10*10规模的，更大的规模也是一样的。计算机擅长重复。

04.从随机数到灰度图

准备

首先，得有个地形灰度图；这里用的是这个：

其次，得能从C#脚本里读到纹理的值。

Unity - Scripting API: Texture2D (unity3d.com)

GetPixel函数

Unity - Scripting API: Texture2D.GetPixel (unity3d.com)

解释的很详细了：

从下图可以看出，这个xy不是归一化后的uv：

这个返回值color，倒是归一化的：Unity - Scripting API: Color (unity3d.com)

视频里用的是更快的这个函数：

Unity - Scripting API: Texture2D.GetPixels32 (unity3d.com)

但是，我是小白，能搞出来就已经是极限了，哪里还顾得上什么性能问题。

试一试

代码

接着改那个函数就行

void AddMeshData()
{int N = 100;//01填充顶点数据for (int z = 0; z < N; ++z)//按先x后z的顶点排列顺序，所以先循环的是z{for(int x = 0; x < N; ++x){int u = Mathf.FloorToInt(1.0f * x / N * texture2dHeightMap.width);//没归一化的uvint v = Mathf.FloorToInt(1.0f * z / N * texture2dHeightMap.height);float grayValue = texture2dHeightMap.GetPixel(u,v).grayscale;float height = grayValue*heightRatio;//灰度值范围是[0,1]，所以得缩放一下Vector3 temp = new Vector3(x, height, z);verts.Add(temp);}}//02填充索引数据for(int z = 0; z < N - 1; ++z){for(int x = 0; x < N - 1; ++x){……//这部分是没改，省略}}
}

符合预期吧

完整的代码

新建一个空物体，上面添加上MeshFilter,MeshRender两个组件，然后把这个脚本拖给这个空物体，再点击play，大概就行了。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class Terrian : MonoBehaviour
{public Texture2D texture2dHeightMap;[Range(1,100)]public float heightRatio = 30.0f;//一个系数，控制地形总体的高度的MeshRenderer meshRenderer;MeshFilter meshFilter;// 用来存放顶点数据List<Vector3> verts;List<int> indices;private void Awake(){}private void Start(){verts = new List<Vector3>();indices = new List<int>();meshRenderer = GetComponent<MeshRenderer>();meshFilter = GetComponent<MeshFilter>();}private void Update(){Generate();}public void Generate(){ClearMeshData();// 把数据填写好AddMeshData();// 把数据传递给Mesh，生成真正的网格Mesh mesh = new Mesh();mesh.vertices = verts.ToArray();mesh.triangles = indices.ToArray();mesh.RecalculateNormals();mesh.RecalculateBounds();meshFilter.mesh = mesh;}void ClearMeshData(){verts.Clear();indices.Clear();}void AddMeshData(){int N = 100;//01填充顶点数据for (int z = 0; z < N; ++z)//按先x后z的顶点排列顺序，所以先循环的是z{for(int x = 0; x < N; ++x){int u = Mathf.FloorToInt(1.0f * x / N * texture2dHeightMap.width);int v = Mathf.FloorToInt(1.0f * z / N * texture2dHeightMap.height);float grayValue = texture2dHeightMap.GetPixel(u,v).grayscale;float height = grayValue*heightRatio;Vector3 temp = new Vector3(x, height, z);verts.Add(temp);}}//02填充索引数据for(int z = 0; z < N - 1; ++z){for(int x = 0; x < N - 1; ++x){int index_lb = z * N + x;//index of the left bottom vertex. lb = left bottomint index_lt = (z + 1) * N + x;int index_rt = (z + 1) * N + x + 1;int index_rb = z * N + x + 1;indices.Add(index_lb);indices.Add(index_lt);indices.Add(index_rt);indices.Add(index_rt);indices.Add(index_rb);indices.Add(index_lb);}}}}