Building Worlds In Unreal 学习笔记——15-19 高度图地形专题&地形自动材质专题

Posted 2022-11-30 清清！

Building Worlds In Unreal 学习笔记——15-19 高度图地形专题&地形自动材质专题

• Lec15 使用真实世界高程 Using Real-World Heightmap Data in Unreal
• • 1 UE4所需的Height Map格式
  • 2 工具1——用谷歌地球寻找位置
  • 3 工具2——Terrain.party下载高度图
• Lec16 使用高分辨率的高度图 High Resolution Heightmap Data
• • 1 opentopography获取高分辨率的高度图
  • 2 TerreSculptor处理高度图格式
  • 3 导入UE
• Lec17 地形坡面混合材质 Landscape Slope Blending Material
• • 1 Bridge下载贴图/SD处理格式
  • 2 基础材质
  • 3 斜度自动材质
  • • 3.1 基础版
    • 3.2 像素法线边缘混合
    • 3.3 自定义边缘混合
• Lec18 高级地形自动材质 Advanced Landscape Auto Material
• • 1 下载贴图处理/基本材质函数
  • 2 在材质中混合角度与高度
  • • 2.1 创建高度mask
    • 2.2 高度Mask叠加过渡
    • 2.3 高度与角度的结合
  • 3 总结
• Lec19 在自动材质上绘制材质 Painting On A Landscape Auto Material

本系列学习资料来源，Ben Cloward的油管空间，B站的搬运翻译

Lec15 使用真实世界高程 Using Real-World Heightmap Data in Unreal

此前我们都是手工雕刻地形，其实也可以使用地球上的数据构造地形
但是并没有一键导入的方案，期间需要经历一些过程：拿到数据源，格式化，导入UE。

在本节学习三个简单的小工具，在虚幻中获取真实世界的高程

不过在这之前，先看看UE需要什么样格式的Height Map

1 UE4所需的Height Map格式

可以在虚幻官方文档中找到
创建和使用自定义高度图和图层
地形技术指南

• 高度图格式如下
  
• 高度图大小可以类比地形的“整体大小”这一栏
  
• 同时注意，虚幻的密度是1 vertex（pixel） per meter，所以8192的大小，也就是8平方公里的土地
• 我们可以使用World Composition来创建大于8192大小的地图，这个以后再说

清楚格式以后，我们要做的是在世界地图上找一个小于8平方公里的土地，然后获取那块土地的高度图，导入UE

2 工具1——用谷歌地球寻找位置

百度查一查就能下载到

我们可以利用它快速找到想要找到的地点，比如这个亚利桑那州大峡谷国家公园

• 远看是2D，近看是3D
  
  

我们可以通过谷歌地球很快找到自己想要的位置，粗略的浏览地貌的样子

可惜谷歌地球不能下载高度数据，所以它也只是用来找位置用

为了下载高度图，我们使用接下来这个工具

3 工具2——Terrain.party下载高度图

terrain.party是一个网站，复制到搜索框即可进入

• 进去以后长这样，它有一个蓝框框用来自定义要下载的地形的位置在哪里
  
• 找到刚才那个大峡谷国家公园
  
  调整右边的加减，可以调到8km
  
• 也有一些不同的视图选择
  
• 点击下载即可下载数据
  

然而这网站似乎时不时抽风，谷歌查了下似乎是个普遍的的情况

看Ben佬之后的视频也没有真的用到这个网站
本节似乎只是个引入，下节会真正导入细节的高度图，那就先这样算了……

Lec16 使用高分辨率的高度图 High Resolution Heightmap Data

之前Terrain.party下载的高度图分辨率比较低，一个像素8m，不太适合UE里

我们还是需要一个像素1m的分辨率的高度图

1 opentopography获取高分辨率的高度图

opentopography这个网站可以免费下载世界上地理位置的高度图

有红蓝绿的不同数据，红色的数据是免费的，所以我们找红色的区域

• 找到这个山脉
  
  

• 可是这个网站并不能知道这个范围大概有多大，所以还是打开Terrain.party确定一下8KM的范围
  

• 点击左边的select，选择了这么一个区域
  

下载参数像这样

• 我们不需要雪，可以自己加，所以选择了第二项的Raster
  
  而后设置下载参数
  
  
  可以下载
  
  下载完压缩包里有一个tif，接下来去处理这个图片让UE能用（16位的灰度图）
  

2 TerreSculptor处理高度图格式

到这里下载TerreSculptor来处理之前下的高度图

• 导入
  
  
• 导入完看起来很平
  
• 可以修改显示方式
  
• 设置一下
  
• 重采样给UE的格式
  
  
  
• 可以更改显示方式看看效果
  
• 导出保存为png格式，16位的灰度图

3 导入UE

右上角File→New→NewLevel→TimeOfDay

导入，看着很平滑

把ZScale设置高一点

Lec17 地形坡面混合材质 Landscape Slope Blending Material

Ben佬最开始为了地形更加精致，把地形Resize一下
（然而破笔记本内存不够Resize的过程带不动！！！跳过了）

但是查看本节视频的评论，似乎ben佬也转换回8K大小的地图，并且也关闭细分了，那无所谓了

lod设置一下

1 Bridge下载贴图/SD处理格式

去Bridge里下了两个材质，一个是岩石一个是雪，编号是tdloaf1r​和ukticbcdy​

• 下载参数如下
  

继续该系列前几节用SD进行的贴图处理

• 导出成CR和NOH图（详见Lec03）
  节点就这样，blend用相乘，意会一下CR和NOH是哪几幅图
  
• 然后导出8m用的图，见Lec05的3

2 基础材质

导入进UE时，要注意NOH图要选择BC7压缩和不勾选SRGB

然后为雪和岩石创建材质函数（这个材质函数的写法是前面小场景课的结果，可以回顾看看Lec04和Lec05）
参数可以注意是质数，减少重复

• 雪的参数如下
  
• 岩石的参数如下，因为岩石的纹理是20m的，所以near的几个参数都是20m左右
  

3 斜度自动材质

3.1 基础版

首先简单的用法线的Z通道来判断个范围加个锐化


但是我们看到这个顶点法线的Z的渐变过于平滑了，本来应该是雪和岩石穿插在一起

3.2 像素法线边缘混合

下面处理一下平滑的边缘

• 之前顶点法线比较平滑，那看看像素法线怎么样
  单纯看看岩石的像素法线的效果
  
  
• 发现只用像素法线这又过于细碎了，所以把顶点法线和像素法线结合一下，硬编码一个值进行lerp
  
  
  比较不错
• 但是当我们想直接用这个mask的时候
  
  它报错了，原因是我们试着用像素法线去输出像素法线，循环起来了，所以我们不能使用自带的这个Blend节点
  但是我们可以调整，我们可以只在混合法线时使用顶点法线，混合其他时使用这个mask，这样就需要自己搞一个自定义的混合的函数

3.3 自定义边缘混合

自定义混合我们写一个材质函数

• 首先我们找到这个函数节点
  
• 点击查找，找到它的文件位置，然后复制粘贴到自己的文件夹
  
• 做如下改动，把原来的输入Alpha改成AlphaPixel，在法线的lerp中断开它
  同时多一个输入AlphaVertex连到法线处，然后多一对高度的输入，也是用AlphaVertex来lerp并输出
  

然后回到我们的材质

积雪和岩石混合的比较好了

我们看到混合的这个功能其实mask和顶点，相当多的连线是重复的，所以做一个材质函数更美观

• 混合的材质函数如下
  

然后回到我们的材质，加上之前Lec06做的位移

Lec18 高级地形自动材质 Advanced Landscape Auto Material

本节要使用高度混合以及角度混合实现一个高级的自动材质。

1 下载贴图处理/基本材质函数

去本节的油管简介里可以获得贴图在Brdige里的编号（这次多了ujldajxdy​和pjwky20​）。

下载各自的六种纹理，合并CR和NOH图，NOH记得BC7编码取消SRGB，这些都是惯用操作就一笔带过了（可以在之前的场景教程里看看怎么处理CR和NOH的贴图）。

• 创建三个材质函数（有一个是之前场景课用过的）
  
  
  

2 在材质中混合角度与高度

创建好后，我们要开始改我们的shader了
角度混合——对于草地Grass，希望它在地形平坦的地方出现，对于岩石Rock则出现在陡峭的地方
高度混合——对于草地Grass和泥土Dirt，希望它在地势低洼的地方出现，对于石头Stone，岩石Rock则出现在地势高的地方

2.1 创建高度mask

在这里要学习一个新节点

它把min到max范围的X平滑到0-1的范围

我们拿到世界位置的高度，给它在最低点和最高点插值（可以放个空物体进去看看高度）
可以尝试一下连到颜色看看，确实给地形打上了一层mask


再来看看这个mask单独应用纹理的效果（把参数改的接近了一点，为了凸显效果）

2.2 高度Mask叠加过渡

是混合了，但是过渡很光滑，所以我们要用到纹理本身的高度，这里用到一个叠加节点

我们将叠加之后的Height，连到颜色上看看效果

过渡虽然依旧平滑了点，但是有岩石自己的height在了

我们可以进一步加大它的对比度，使用这个节点


效果不错，将它应用到纹理上

还可以

2.3 高度与角度的结合

高度和角度可以结合起来

• 我们把岩石和泥土也连到这个高度混合上看看
  
  
  也还可以
• 但是我们注意到，如下图只使用高度的话，这个很斜的地方还是泥土，我们希望很斜的地方也能用岩石
  
• 于是我们需要用回角度混合，我们调一下参数，将以下节点连到颜色上看看效果
  
  平坦黑陡峭白
  
• 和高度mask结合一下
  
  可以看到陡峭的地方变成岩石了
  
• 和之前的草结合一下
  
  
• 我们可以接着根据不同的海拔高度去插值角度混合的影响
  在低海拔的泥土和草地，我们的混合更多根据像素法线，高海拔更多使用顶点法线
  
  可以看到混合方式比较好
  
  
• 我们把雪也加进来，雪是最上面的，所以我们又在后面连一个混合
  我们希望当海拔高时，即使是陡峭的山峰也会有雪，海拔低时，雪逐渐消退，只会在路径这样平的地方有雪
  
  （这时候感觉原本选的地形不太好看，又去换了个和Ben佬尽可能一样的地形图，另外Ben佬似乎把地形Z拉伸了400%）
  效果长这样
  

3 总结

总的节点图长这样，然后逐个给出分布图，材质函数的话见之前的过程展示

• 见图
  
  
  

Lec19 在自动材质上绘制材质 Painting On A Landscape Auto Material

虽然用了自动材质，但是如果还是想画一画一些特殊的地方呢
这就要加上绘制的功能

• 首先整理一下节点图（上节结尾总结已经很具体，这里只是换个位置）
  
  在最后部分换了个节点，更短
  

使用LayerBlend

然后高度通过LandScapeSample，层层采样lerp

• 保存完发现场景全黑没有layer怎么办？
  
  重新导入材质即可

注意右边的加号，添加一下layer

下面就可以画画了（不过我不想画）

之前的场景课我们是手动做的，之后我们可以学习程序化布置植被草地和植被。