本系列学习资料来源，Ben Cloward的油管空间，B站的搬运翻译

Lec20 程序化植被 Procedural Grass & Foliage for Landscapes

使用UE4的Grass工具来程序化绘制植被，该工具很强大但也很耗性能
所以本节教学主要围绕如何利用Grass但不损失很多性能

1 寻找参考/资产下载

我们的地点是这里，打开谷歌地图找找街景

• 我们观察得到，植被大多是野生的高高草，有绿的有死的
• 山坡上有泥土和岩石，以及针叶林，云杉，松树
• 因此我们会在地上种草，山上种树

去Bridge下载了这几种植物
https://quixel.com/assets/uddmcgbia​ - Thatching Grass
https://quixel.com/assets/tefocd1r​ - Swamp Grass
https://quixel.com/assets/rbdoo​ - Grass Clumps


以及UE4商城之前做小河做过的云杉树

2 遮罩&Grass节点尝试&四个问题

我们想让草生长在地势较低的平面上

• 地势较低，这就想到了之前做过的高度mask
  • 这是之前高度Mask连到颜色上的结果
    
    高黑低白，与我们想要的相反
    
  • 于是做以下修改，OneMinus和Saturate一下，效果如图
    
• 平面长草，这就想到了之前的Slope
  • 看看之前的SlopeMask
    
    连到RGB上
    
• 这两方面合在一起，用一个乘法
  
  

新建一个Grass节点，发现其需要一种Grass类型的数据

建这个类

基本设置

选择我们刚才的Grass

有几个问题，如下图展示

• 草皮太过浓密了，影响性能，网格巨多
  
• 太浓密这个问题，可以改一改Grass的密度
  
  但是可以看到远方十字架的BillBoard（基于视角确定纹理矩形朝向的技术就叫做BillBoard），它们的照明不太对，很明显看到十字的出现
• 边界很硬，很不自然
• 只用了一种草，比较单调

3 问题解决

总结一下，四个问题：1.合理管理草皮的密度；2.修复草皮的生硬过渡；3.修复密度低导致的BillBoard照明不正常；4.添加草的种类

3.1 密度管理

首先是第一个，草皮密度

• 管理草皮的密度，我们可以使用多种草，按照近中远来设定
  • 比如这个近景的草，设置密度高一点到80
    
    高密度的同时也要减少多边形，设置最小LOD为3
    同时因为是特写的近景的草，初始距离200，远端剔除为1500
    
  • 复制一份到中景的草，设置
    
  • 复制中景一份到远景的草，改一改参数
    
  • 结果如下，进行近中远三层显示管理密度，近处的草密度大，三角形数量少，对于远处的草，有更大的多边形数和更小的密度
    

3.2 过渡（TAA模拟透明度变化）

如何过渡呢，可能想到在剔除距离上做些改变
鼠标移到提出距离上，可以看到说明

我们想要fade，可以在草的材质里去使用PerInstanceFadeAmount这个节点

• 找到草的材质球的父材质，这是Bridge自带的材质球
  
  
• 先来看看这个所谓的PerInstanceFadeAmount是什么节点
  
  可以看到随着移动，剔除边缘的草在变黑
  
• 对于草，我们不能做透明度渐变，因为这样消耗太高了，我们可以使用这个节点来假冒
  
  对于每一个像素，TAA只会选择显示和不显示，但是它会在时间的维度上混合像素的值，造成似乎是透明的假想
  所以我们会变成这样
  
  

3.3 草的多样性

按照前三种草的设置，往后把其他的模型也都放上去，f放多少随意，可以调一调density和cull distance

3.4 远处BillBoard光照错误

这个问题下节Lec介绍

4 Grass绘制树

我们想让树出现在泥土的地方，也就是低海拔的缓坡

将这个Dirt的Mask连到基础颜色上看看

这样设置一下树的Grass
比如大树

小树，剔除的近一点

然后多来几个

Lec21 草Billboard材质优化 Grass Billboard Material

远处的草都是十字形的Billnboard，我们需要去改进它

• 点开随便一个草，在LOD近的时候，是好的
  
  但是LOD级别大时，十字交叉Billboard，光照很不好看
  

我们会专门为十字交叉Billboard定制一个材质

• 我们找到它的材质，发现LOD3用的是自带的那个草地材质
  
  
  在文件夹里找到它，复制一份
  

• 修改其材质如下，删掉粗糙度，用speedtreebillboard节点，让相机向量代替表面法线，然后用这个材质替换
  

• 效果如下，远方的十字不再明显了
  
  切换到法线视图，很平滑
  

但是还有一个问题，很明显后面的草颜色很浅

原因是使用的这个billboard的实例，它的贴图颜色亮一点（红框），所以打开Color Overlay

以及SSS颜色强度也调低一点

Lec22 使用实时虚拟纹理优化性能 Landscape Optimization Using Runtime Virtual Textures

1 性能考察

既然要优化性能，那么首先第一步就是确定性能
按下~ 输入stat unit

game和draw是CPU做的，所以很明显我们的GPU消耗很大

• 打开GPU的状态
  
  可以看到基础绘制部分就花费比较多
  

• 查看shader复杂度
  
  可以看到我们的草和树的shader还可以，但是地形不太行，我们用实时虚拟纹理去优化它
  

2 实时虚拟纹理

我们看看我们的shader，确实够复杂的，我们对每个像素实时计算所有这些东西

但是并不是每个像素每一帧都会改变
实时虚拟纹理是，我们只渲染一次，然后之后每次都参考那个渲染出的纹理绘制

打开项目设置，选择启动虚拟纹理，然后重启UE4（这一找到一篇虚拟纹理的原理专栏）

添加一个新的



到材质里加入虚拟纹理，从指令上性能变好了

3 效果

到场景一看，似乎有点糊

做一些调整，修改一下分辨率和图块大小

• 参数设置
  
  

提高分辨率就正常了

Shader复杂度降低了

基础绘制的秒数减少了，帧数提高了（然而电脑是i7九代+2060 似乎性能提升不太大，但确实是提升了）
舍弃了一点地图的分辨率，增加了性能


但是该方法用存储换性能，我们需要一个大的空间来存RVT

Lec23 实施虚拟纹理的材质混合 Landscape Material Blending With Runtime Virtual Textures

1 模糊问题修正

上节中，RVT会有些糊，其实并不是分辨率的问题，打开我们基础的材质函数
以相机深度来插值远近，这一般来说没问题
但是在RVT的预渲染中，是没有相机这一概念的，所以这个远近混合也没用

怎么办呢？也就不要去搞什么重复了，为了RVT我们放弃这个远近混合

用这个RVT版本的材质函数，去替换之前的版本

但是山上的纹理，有很可怕的tilling，我们要重新思考如何去除重复，这个，以后再说

2 混合

本节利用RVT去让与地面相交的物体，进行材质混合

我们在场景中摆放一些东西的时候，边界是很生硬的

我们可以从RVT中获取纹理来与它混合，达成一个柔和的边界

2.1 高度图VT

可以这么做的前提是我们存了高度图

对于高度图，我们不需要很精确的数据，保存默认设置选择高度图数据即可

放入Volume

2.2 高度mask

找到岩石材质的父材质（这里开始和Ben佬的示范不是一个东西，不过思路是一样的）

打开它，是默认的材质

我们需要一个mask来判断地形在哪里，我们要混合的程度有多大

首先用这个方式判断离地距离是多少

像素的离地距离加上object bounds（也就是物体的边界，物体的xyz长度 ，类似于以几何中心为原点，输出三个方向的半径，我们取B也就是取出高度的一半）
减去参数控制的物体直径
把下图的值连到粗糙度里看看缓冲区

记得把自己的地形材质切换成RVT版本
可以看到分层了，但是锯齿状边缘很严重

我们在saturate前面接一个除法

可以看到比之前的锯齿过渡顺畅一点了

有了mask就可以采样了

2.3 混合RVT

将上面的mask插入alpha，原本的属性插入B，地图的属性插入A

效果如下，首先是没混合

接着进行混合，效果达到了（似乎贴图精度不够所以有些糊）

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