移动端草海的渲染方案（一）

塞尔达草海的模仿

塞尔达的草海 让人印象深刻，忍不住又要背诵台词：

我想起那天下午夕阳下的奔跑，那是我逝去的青春。

好了，现在回来。

如果尝试用unity内置的地形草来还原上图效果，我们会发现有点力不从心：首先，内置草的shader不支持高光。

下图是前项目我们用传统的 Blinn-Phong 光照模型添加的高光：

这里在计算光照时让 草的法线向上，大致可以模拟出塞尔达草海的高光形状。

不过，塞尔达的草可远不止于此：随风摆动，碰撞弯曲，可破坏，可点燃…

下面的视频是我们用unity对上述效果的高仿：

unity草海--塞尔达高仿

是不是有点帅，：）

本文以及后续的几篇文章陆续会介绍我们的实现方式，以及一些改进方案。

Unity地形草的局限

我们的目标是要能在 中高端移动设备 跑得起 至少60米 视野范围的草海。

如果用Unity提供的 Terrain 来刷草的话，下面的2个参数我们必须非常注意：

为了记录刷草的信息，Unity会把我们的 Terrain 栅格化，Detail Resolution 指定了格子的 划分粒度：这个值越大精度越高，同时需要的内存也越高。

比如我们把 Detail Resolution 设置成 512，那么地表会被划分成 512 x 512 个格子，每个格子是刷草的最基本单位，草的密度决定了每个格子草的数量。

Unity的 TerrainData 给我们提供了一个接口用于获取刷草信息：

public int[,] GetDetailLayer(int xBase, int yBase, int width, int height, int layer);

这里 GetDetailLayer 返回的是一个二维数组，数组长宽的最大值和 Detail Resolution 是对应的。

考虑到大面积草的渲染，如果以每个格子里的单株草为单位，那 drawcall 会非常高。

对此，Unity做了它的优化：把一定数量的格子合并成一个 Patch，以 Patch 为单位来渲染，这样 drawcall 就能大幅度降低，Detail Resolution Per Patch 决定了每个Patch包含的格子数量。

比如我们把 Detail Resolution Per Patch 设为 16，那么每个 Patch 就包含了 16 * 16 = 256 个格子，Unity会把这 256 格里的草合并成一个大的Mesh，用于最终的渲染。

这个时候，你可能和我有一样的疑问，GPU Instancing 跑哪去了？

按照Unity的实现方案，每个 Patch 生成的Mesh是 独立且各不相同 的，GPU Instancing 的条件并不满足…

没有 GPU Instancing 就算了，你很快会发现另一个问题，新的 Patch 进入视野时，有严重的 CPU性能开销，看一下下图的峰值：

Patch 在运行时 合并Mesh 的开销很大。

这个时候，你可能已经心灰意冷，尝试着寻找 Terrain刷草 的替代方案了。

几个插件

事实上，国内用 Terrain 做地表的手游似乎也不多，更别说用 Terrain刷草 了。

不过了解 Terrain 的做法还是必要的，我们至少知道了Unity内置刷草的大致实现方式和存在的问题，以此为基础，再去理解一些第三方插件就容易得多了。

我们刚才的痛点主要有2个：

不支持 GPU Instancing。
Patch 进入视野后合并模型的CPU开销很大。

这里介绍3款插件，都号称解决了我们的痛点：

uNature
Advanced Terrain Grass
Nature Renderer

当然这几个插件也并非十全十美，我们是需要做二次开发的。

下篇文章会介绍一下这几个插件的实现原理，以及我们的选择。

个人主页

本文的个人主页链接：https://baddogzz.github.io/2020/01/14/Unity-Grass-01/。

好了，拜拜。