Unity 3D 使用高度图创建地形|| Unity 3D 使用笔刷绘制地形

Posted 2023-04-05 爱编程的鱼

Unity 3D 使用高度图创建地形

在 Unity 3D 中编辑地形有两种方法：

• 通过地形编辑器编辑地形。

• 通过导入一幅预先渲染好的灰度图来快速地为地形建模。

地形上每个点的高度被表示为一个矩阵中的一列值。这个矩阵可以用一个被称为高度图（heightmap）的灰度图来表示。

灰度图是一种使用二维图形来表示三维的高度变化的图片。近黑色的、较暗的颜色表示较低的点，接近白色的、较亮的颜色表示较高的点。

通常可以用 Photoshop 或其他三维软件导出灰度图，灰度图的格式为 RAW 格式，Unity 3D 可以支持 16 位的灰度图。

Unity 提供了为地形导入、导出高度图的选项。

• 单击 Settings tool 按钮，找到标记为 Import RAW和 Export RAW 的按钮。

• 这两个按钮允许从标准 RAW 格式中读出或者写入高度图，并且兼容大部分图片和地表编辑器。

案例构思

在 Unity 3D 中支持 RAW 格式的高度图导入。

RAW 格式相当于各种图片格式的“源文件”，它的转换是不可逆的。

注：

• 在 Photoshop 软件中可以使用滤镜功能制作高度图。

本案例根据在 Photoshop 中制作好的高度图导入 Unity 3D 系统，自动生成地形。

案例设计

本案例通过 Photoshop 中制作好的高度图在 Unity 3D 中创建一个简单的地形，在地形参数列表里设置导入高度图的信息，导入的高度图地形效果。

案例实施

1. 创建地形。执行 GameObject → 3D Object → Terrain 菜单命令。

1. 在 Inspector 面板中单击 Import Raw 按钮添加地形，如下图所示。

1. 设置地形参数。

1. 进行测试，即可观察到基于高度图创建出来的地形效果。

参数列表

参数	含义	描述
Depth	深度	根据文件格式设置，可以是8位或16位。
Width	宽度	设置高度图的宽。
Height	高度	设置高度图的高。
Byte Order	字节顺序	根据文件格式设置，可以是Mac或Windows。
Terrain Size	地形大小	定义地形的大小。

Unity 3D 使用笔刷绘制地形 

在 Unity 3D 中，除了使用高度图来创建地形外，还可以使用笔刷绘制地形。

刚创建的初始地表只有一块巨大的平面。Unity 3D 提供了一些归纳于地形菜单栏的工具，可供游戏开发者在该平面上创建很多地表元素。

地形菜单栏一共有7个按钮，含义分别为

• 编辑地形高度。

• 编辑地形特定高度。

• 平滑过渡地形。

• 地形贴图。

• 添加树模型。

• 添加草与网格模型。

• 其他设置。

如下图所示，每个按钮都可以激活相应的子菜单对地形进行操作和编辑。

地形高度绘制

在地形编辑器中，前 3 个工具用来绘制地形在高度上的变化。

左边第一个按钮激活 Raise/Lower Height 工具，如下图所示。

当使用这个工具时，高度将随着鼠标在地形上扫过而升高。如果在一处固定鼠标，高度将逐渐增加。这类似于在图像编辑器中的喷雾器工具。

如果鼠标操作时按下 Shift 键，高度将会降低。不同的刷子可以用来创建不同的效果。

例如：

• 创建丘陵地形时，可以通过 soft-edged 刷子进行高度抬升。

• 而对于陡峭的山峰和山谷，可以使用 hard-edged 刷子进行高度削减。

1. Paint Height，类似于 Raise/Lower 工具，但多了一个属性 Height，用来设置目标高度，如下图所示（左边第二个）。

• 当在地形对象上绘制时，此高度的上方区域会下降，下方的区域会上升。

• 游戏开发者可以使用高度属性来手动设置高度，也可以使用在地形上 Shift + 单击 对鼠标位置的高度进行取样。

• 在高度属性旁边是一个 Flatten 按钮，它简单地拉平整个地形到选定的高度，这对设置一个凸起的地平线很有用。

• Paint Height绘制的地表包含高出水平线和低于水平线的部分，（例如在场景中创建高原以及添加人工元素——道路、平台和台阶等）都很方便。

1. Smooth Height 并不会明显地抬升或降低地形高度，但会平均化附近的区域。这缓和了地表，降低了陡峭变化，类似于图片处理中的模糊工具（blur tool）。

Smooth Height 可以用于缓和地表上尖锐、粗糙的岩石。参数列表如下：

参数	含义	描述
Brushes	笔刷	设置笔刷的样式。
Setting	设置
Brushes Size	笔刷尺寸	设置笔刷的大小。
Opacity	不透明度	设置笔刷绘制时的高度。
Height	高度	设置绘制高度的数值。

地形纹理绘制

在地形的表面上可以添加纹理图片以创造色彩和良好的细节。

由于地形是如此巨大的对象，在实践中标准的做法是使用一个无空隙地（即连续地）重复的纹理，在表面上用它成片地覆盖，可以绘制不同的纹理区域以模拟不同的地面，如草地、沙漠和雪地。

绘制出的纹理可以在不同的透明度下使用，这样就可以在不同地形纹理间形成渐变，效果更自然。

地形编辑器左边第四个按钮是纹理绘制工具，单击该按钮并且在菜单中执行 Add Texture 命令，可以看到一个窗口，在其中可以设置一个纹理和它的属性。

添加的第一个纹理将作为背景使用而覆盖地形。如果想添加更多的纹理，可以使用刷子工具，通过设置刷子尺寸、透明度及目标强度（Target Strength）选项，实现不同纹理的贴图效果，如下图所示。

参数列表：

参数	含义	描述
Brushes	笔刷	设置笔刷的样式。
Setting	设置
Opacity	不透明度	设置笔刷绘制时的高度。
Textures	纹理	设置绘制地形纹理图片样式。
Brush Size	笔刷尺寸	设置绘制纹理的笔刷的大小。
Target Strength	目标强度	设置所绘制的贴图纹理产生的影响。

树木绘制

Unity 3D 地形可以布置树木。可以像绘制高度图和使用纹理那样将树木绘制到地形上，但树木是固定的、从表面生长出的三维对象。

Unity 3D 使用了优化（例如，对远距离树木应用广告牌效果）来保证好的渲染效果，所以一个地形可以拥有上千棵树组成的茂密森林，同时保持可接受的帧率。

单击 Edit Trees 按钮并且选择 Add Tree 命令，将弹出一个窗口，从中选择一种树木资源。

• 当一棵树被选中时，可以在地表上用绘制纹理或高度图的方式来绘制树木，按住 Shift 键可从区域中移除树木，按住 Ctrl 键则只绘制或移除当前选中的树木。树木绘制面板如下图所示。

• 参数列表：

参数	含义	描述
Tree Density	树木密度	设置树的间距。
Setting	设置
Tree Height	树木高度	设置树的高度，勾选Random选项，可以出现树木高度 在指定范围内随机变化的效果。
Lock Width to Height	锁定树木的宽高比	锁定树木宽高比。
Brush Size	笔刷尺寸	设置种植树时笔刷的大小。
Tree Width	树木宽度	设置树的宽度，勾选Random选项，可以出现树木宽度 在指定范围内随机变化的效果。
Random Tree Rotation	树木随机旋转	设置树木随机旋转一定的角度。

草和其他细节

一个地形表面可以有草丛和其他小物体，比如覆盖表面的石头。草地使用二维图像进行渲染来表现草丛，而其他细节从标准网格中生成。

在地形编辑器中单击 Edit Details 按钮，在出现的菜单中将看到 Add Grass Texture 和 Add Detail Mesh 选项，选择 Add Grass Texture，在出现的窗口中选择合适的草资源，如下图所示。

参数列表：

参数	含义	描述
Detail Texture	细节纹理	指定图片作为草的纹理。
Min Width	最小宽度	设置草的最小宽度值。
Max Width	最大宽度	设置草的最大宽度值。
Min Height	最小高度	设置草的最小高度值。
Max Height	最大高度	设置草的最大高度值。
Noise Spread	噪波范围	控制草产生簇的大小。
Healthy Color	健康颜色	设置草的健康颜色，此颜色在噪波中心处较为明显。
Dry Color	干燥颜色	设置草的干燥颜色，此颜色在噪波中心处较为明显。
Billboard	广告牌	草将随着摄像机同步转动，永远面向摄像机。

地形设置

单击地形编辑器最右边的按钮可以打开地形设置面板，如下图所示。该面板用于设置地形参数，如下表所示。

基本地形参数：

参数	含义	描述
Draw	绘制	绘制地形。
Pixel Error	像素容差	显示地形网格时允许的像素容差。
Base Map Dist	基本地图距离	设置地形高度的分辨率。
Cast Shadows	投影	设置地形是否有投影。
Material	材质	为地形添加材质。

树和细节参数：

参数	含义	描述
Draw	绘制	设置是否渲染除地形以外的对象。
Detail Distance	细节距离	设置摄像机停止对细节渲染的距离。
Detail Density	细节密度	设置细节密度。
Tree Distance	树木距离	设置摄像机停止对树进行渲染的距离。
Billboard Start	开始广告牌	设置摄像机将树渲染为广告牌的距离。
Fade Length	渐变距离	控制所有树的总量上限。
Max Mesh Trees	网格渲染树木最大数量	设置使用网格形式进行渲染的树木最大数量。

风参数：

参数	含义	描述
Speed	速度	风吹过草地的速度。
Size	大小	同一时间受到风影响的草的数量。
Bending	弯曲	设置草跟随风弯曲的强度。
Grass Tint	草的色调	设置地形上的所有草和细节网格的总体渲染颜色。

风域

地形中的草丛在运行测试时可以随风摆动，如果要实现树木的枝叶如同现实中一样随风摇摆的效果，就需要加入风域。

执行 GameObject → 3D Object → Wind Zone 菜单命令，创建一个风域，风域的参数如下图所示。

参数列表：

参数	含义	描述
Mode	风域模式	设置风域模式：Directional模式下整个场景中的树木都受影 响，Spherical模式下只影响球体包裹范围内的树木。
Main	主风	设置主要风力，产生风压柔和变化。
Turbulence	湍流	设置湍流风，产生一个瞬息万变的风压。
Pulse Magnitude	波动幅度	定义风力随时间的变化。
Pulse Frequency	波动频率	定义风向改变的频率。

风域不仅能实现风吹树木的效果，还能模拟爆炸时树木受到波及的效果。

需要注意的是，风域只能作用于树木，对其他游戏对象没有效果。场景中不同模式下的风域参数设置如下表所示。

OpenGL高度图地形渲染不绘制

【中文标题】OpenGL高度图地形渲染不绘制

【英文标题】：OpenGL heightmap terrain render does not draw

【发布时间】：2015-06-12 07:24:59

【问题描述】：

我有一个从 dted 文件创建的位图。我想使用该位图并创建 3d 地形渲染。我正在尝试使用顶点向量来做到这一点，但我根本无法达到我的目标。这是我的paintGL代码：

void render::paintGL()
glLoadIdentity();
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glTranslatef(0,0,-100);
for(int z=0;z<dted.width()-1;z++)
    glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
    for(int x = 0; x<dted.height()-1; x++)
        glColor3f(matrix[x][z], matrix[x][z], matrix[x][z]);
        glVertex3f(x, matrix[x][z], -z);
        //vertex0 ends here

        glColor3f(matrix[x+1][z], matrix[x+1][z], matrix[x+1][z]);
        glVertex3f(x+1, matrix[x+1][z], -z);
        //vertex1 ends here

        glColor3f(matrix[x][z+1], matrix[x][z+1], matrix[x][z+1]);
        glVertex3f(x, matrix[x][z+1], -z-1);
        //vertex2 ends here

        glColor3f(matrix[x+1][z+1], matrix[x+1][z+1], matrix[x+1][z+1]);
        glVertex3f(x+1, matrix[x+1][z+1], -z-1);
        //vertex3 ends here


    
    glEnd();

由于互联网问题，我不得不编写代码而不是复制粘贴。所以可能有些事情我忘记了，但我已经尽力了。让我解释一下上面的变量和其他内容：

dted 是我创建的 dted 图像，我设置了图像宽度和高度值的边界。矩阵是一个二维矩阵，它保存了我从预先创建的 dted 图像像素中获得的高程值。

在上面的所有代码之后，我无法渲染地形。我不知道它是否渲染了地形，但它只是没有显示或者根本没有渲染。如果您解释我的错误在哪里并提出解决方案，那就太好了。

如果我犯了语法错误，我很抱歉，我希望我能很好地解释我的问题。如果我提供的代码不够用，请随意提及，其他部分我也可以写下来。

祝你有美好的一天。

编辑：好的，我在这里得到了一个新消息。在克服了鼠标问题的一些控制之后，我设法画了一个平原。但是，当我尝试获得幅度时，它什么也没显示。那是因为我猜幅度太大了，但是当我将它除以一个像 15 这样的常数时，同样的平原再次出现。这是因为我使用了 GL_TRIANGLE_STRIP 吗？

【问题讨论】：

首先，确保您能够绘图：从硬编码位置的一个三角形开始。第二：matrix 值在 0 和 1 之间？如果您将它们输入到glColor3f，它们应该是。你能检查一下吗？

我检查了它，发现它不是。但是，我将它划分为 255（像素值从 0 到 255），它仍然没有显示任何内容。顺便说一句，我已经画了一个立方体，它显示得很好。

现在你必须检查你的相机：是不是太远了？平面是否垂直于它（这样就变成了一条细线）？尝试用乘数夸大 Y 值

我为此设置了一个鼠标事件，右键单击时缩小，左键单击时放大，这会改变 translatef 函数的 z 值。我确实将 Y 的幅度乘以 15 (matrix[x][z]*15)，不出所料，我看不到它。你认为问题出在相机上吗？

是的，它可以指向其他地方

【参考方案1】：

您的渲染代码看起来很奇怪：您使用退化的三角形构建您的三条带，并且可能会访问不存在的数据。我猜到了你的其他方法，并试图修复你的方法。试试这个：

void render::paintGL()
  glLoadIdentity();
  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
  glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
  glTranslatef(0,0,-100);
  for(int z = 0; z < dted.width() - 2; z++) 
    glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
    for(int x = 0; x < dted.height() - 1; x++)
        glColor3f(matrix[x][z], matrix[x][z], matrix[x][z]);
        glVertex3f(x, matrix[x][z], -z);
        //vertex0 ends here

        glColor3f(matrix[x][z + 1], matrix[x][z + 1], matrix[x][z + 1]);
        glVertex3f(x, matrix[x][z + 1], -z - 1);
        //vertex1 ends here

    
    glEnd();

除此之外，三角条也可以。如果您仍然看不到任何内容，请按照 Sga 的建议使用 GL_POINTS。然后修复你的相机/其他渲染代码，直到你看到它们。

【讨论】：

我已经设法渲染了一些东西，但它似乎太大而无法看到，无论我缩小多远，它似乎都不是一个可以理解的渲染对象。对于有角度的视图，我添加了以下代码：'glRotatef(45,0,1,0)'

三角条有必要吗？我可以使用多边形或四边形吗？这更适合我的目的，因为我想逐块渲染它，就像逐像素渲染 2d 图像一样。

我发布的渲染代码相当简约，应该可以工作。如果几何是“极端的”，请检查您通过矩阵类获得的值。作为测试，您可以（再次）用零或任何其他常量替换所有“matrix[][]”。如果它仍然不起作用，请检查您用作模型视图和投影的矩阵。我觉得很奇怪，在调用 glMatrixMode 之前调用 glLoadIdentity()。

... 顺便说一下，TRIANGLE_STRIP 是您想要使用的。 QUAD 或 POLYGON 在现代图形中不受欢迎，最好避免这些。为了您的理解，与像素等效的不是四边形（或三角形），而是顶点。三角形指定连接，例如插值的结构。

感谢大家的帮助。我终于能够做到了。没有你们的帮助，我做不到。非常感谢...

【参考方案2】：

对于正在寻找解决方案的其他人：确保您的 glFrustum 的 zNear 参数足够远，可以看到东西。我的要关闭，当我增加它时，问题就解决了。