[小明学Shader]15.基于Grid的地形混合shader

Posted 2022-01-07 wongsiuming

1.写在前面

　　好久没有写博客了,最近面试不太顺利,认识到应该把学习心得或者说是结果都落实到博客上来,一来加深印象,二来有利于自我展示.

　　本片博客的内容是讲地形纹理混合,是关于手游sgl大地图的shader实现.

　　slg大地图,如cok,是很大的.在渲染时,只渲染屏幕周围的一部分.

　　在渲染屏幕地形时,会提供一组地形数据,shader会根据地形数据对地形进行混合.

2.混合方法

　　混合使用的方法是非常常见的纹理混合.

　　基本原理是为shader提供多张可以选用的地形贴图.然后根据一张alpha贴图或者其它方式来决定纹理的如何混合.即选用哪个层级的地形纹理进行渲染.

3.纹理选择

　　前文有提到,本shader是在slg游戏中做地形混合的.

　　在手游slg中,如cok,地形只是渲染在一个平面上的.

　　如下图所示,其中每一个小的方格可以代表一个地形单位.

　　

　　而每一个小的地形单位,可以用一个标记位来表示地形所使用的纹理的种类.

5.选择纹理混合信息标识

　　那么要怎么告诉shader在渲染时要使用哪个纹理呢,

　　本文所使用的方法是通过顶点色.

　　在Unity当中,为每一个Mesh默认提供了一个顶点数组,一个三角形数组和一个顶点颜色数组,值得一提的是每一个Mesh还都拥有四个UV数组.

　　顶点色有rgba四个通道,再加上1-(rgba的和)刚好可以用来表示五层纹理的混合参数.其中1-(rgba和)用来表示默认层纹理的混合参数.

6.设置顶点颜色　

　　决定了采用顶点色来表示混合参数之后,我们还要决定把哪些顶点设置颜色.

　　以本文所用的square地形为例,每一个小的地形Cell都有两个三角形,四个顶点组成,那么既然如此,我们只需要把这四个顶点的顶点色中,代表该地块纹理的通道值+1即可.

　　在遍历完所有地块,设置完定点后,需要对定点颜色执行约束操作,按比例缩放,保证和值不超过1.

　　将得到的顶点色赋值给mesh即可.

 

7.效果示意:

8.参考

　　https://zhuanlan.zhihu.com/p/26383778

　　https://www.cnblogs.com/luxishi/p/6670487.html

9.源码:

　　shader:

　　

 1 Shader "SlpatMap/TerrainLab"
 2 
 3     Properties
 4     
 5         _Splat0 ("_SlpatTex0", 2D) = "white" 
 6         _Splat1 ("_SlpatTex1", 2D) = "white" 
 7         _Splat2 ("_SlpatTex2", 2D) = "white" 
 8         _Splat3 ("_SlpatTex3", 2D) = "white" 
 9         _Splat4 ("_SlpatTex4", 2D) = "white" 
10     
11     SubShader
12     
13         Tags  "RenderType"="Opaque" 
14         LOD 100
15 
16         Pass
17         
18             CGPROGRAM
19             #pragma vertex vert
20             #pragma fragment frag
21 
22             #include "UnityCG.cginc"
23 
24             struct appdata
25             
26                 float4 vertex : POSITION;
27                 float2 texcoord : TEXCOORD0;
28                 fixed4 color : COLOR;
29             ;
30 
31             struct v2f
32             
33                 float4 vertex : SV_POSITION;
34                 float2  uv[5] : TEXCOORD0;
35                 fixed4 color : COLOR0;
36                 fixed color2 : COLOR1;
37             ;
38 
39         
40             sampler2D _Splat0;
41             sampler2D _Splat1;
42             sampler2D _Splat2;
43             sampler2D _Splat3;
44             sampler2D _Splat4;
45 
46             float4 _Splat0_ST;
47             float4 _Splat1_ST;
48             float4 _Splat2_ST;
49             float4 _Splat3_ST;
50             float4 _Splat4_ST;
51             
52             v2f vert (appdata v)
53             
54                 v2f o;
55                 o.vertex = UnityObjectToClipPos(v.vertex);
56                 o.uv[0] = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _Splat0);
57                 o.uv[1] = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _Splat1);
58                 o.uv[2] = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _Splat2);
59                 o.uv[3] = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _Splat3);
60                 o.uv[4] = TRANSFORM_TEX(v.texcoord, _Splat4);
61                 o.color = v.color;
62                 o.color2 = (1 - (v.color.r + v.color.g + v.color.b + v.color.a));
63                 return o;
64             
65             
66             fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
67             
68                 fixed3 zero = fixed3(0, 0, 0);
69                 fixed3 splat1Col = i.color.r <= 0.001 ? zero : tex2D(_Splat0, i.uv[0]).xyz * i.color.r;
70                 fixed3 splat2Col = i.color.g <= 0.001 ? zero : tex2D(_Splat1, i.uv[1]).xyz * i.color.g;
71                 fixed3 splat3Col = i.color.b <= 0.001 ? zero : tex2D(_Splat2, i.uv[2]).xyz * i.color.b;
72                 fixed3 splat4Col = i.color.a <= 0.001 ? zero : tex2D(_Splat3, i.uv[3]).xyz * i.color.a;
73                 fixed3 splat5Col = i.color2 <= 0.001 ? zero : tex2D(_Splat4, i.uv[4]).xyz * i.color2;
74                 fixed4 col;
75                 col.xyz = splat1Col + splat2Col + splat3Col + splat4Col + splat5Col;
76                 col.w = 1;
77                 return col;
78             
79             ENDCG
80         
81     
82 

View Code

　　c#代码:

 1 using System.Collections.Generic;
 2 using UnityEngine;
 3 
 4 public class SquarePlaneComponent : MonoBehaviour
 5 
 6 
 7     static int[,] terrainType = new int[,]
 8         0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,
 9         1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
10         1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
11         1,1,2,2,1,1,1,1,1,1,
12         1,1,2,2,3,3,3,3,3,1,
13         1,1,1,2,1,1,1,1,1,1,
14         1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,
15         1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,
16         1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,
17         1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
18 
19     ;
20     public int rows = 10;
21 
22     public int cols = 10;
23 
24     public MeshRenderer meshRenderer;
25 
26     public MeshFilter meshFilter;
27 
28 
29     public int[] vertGridMappingArr;
30 
31     [ContextMenu("UpdateColorInfo")]
32     public void UpdateUVInfo()
33     
34         var vertices = meshFilter.sharedMesh.vertices;
35         var colors = new Color[vertices.Length];
36         var uv = meshFilter.sharedMesh.uv;
37         var colorsV = new Vector4[vertices.Length];
38         var VRowLength = rows + 1;
39 
40         var col = terrainType.GetLength(0);
41         var row = terrainType.GetLength(1);
42 
43         for (int i = 0; i < col; i++)
44         
45             for (int j = 0; j < row; j++)
46             
47                 var index = (i + 1) * VRowLength - j - 1;
48                 var leftTop = index;
49                 var rightTop = index - 1;
50                 var leftBottom = index + VRowLength;
51                 var rightBottom = index + VRowLength - 1;
52 
53                 var indexList = new List<int>()  leftTop, rightTop, leftBottom, rightBottom ;
54                 foreach (var t in indexList)
55                 
56                     colorsV[t] = Set(colorsV[t], terrainType[i, j]);
57                 
58             
59         
60 
61         for (int i = 0; i < vertices.Length && i < colors.Length; i++)
62         
63             var cv = colorsV[i] / colorsV[i].magnitude;
64             colors[i] = new Color(cv.x, cv.y, cv.z, cv.w);
65         
66         meshFilter.sharedMesh.colors = colors;
67     
68 
69     public Vector4 Set(Vector4 v, int type)
70     
71         switch (type)
72         
73             case 0:
74                 v.x += 1;
75                 break;
76             case 1:
77                 v.y += 1;
78                 break;
79             case 2:
80                 v.z += 1;
81                 break;
82             case 3:
83                 v.w += 1;
84                 break;
85         
86         return v;
87     
88 

View Code