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 让人印象深入，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，如今回来。

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

下图是前项目咱们用传统的 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，大体能够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......

下面的视频是咱们用unity对上述效果的高仿：

塞尔达高仿--腾讯视频连接

是否是有点帅，：）

本文以及后续的几篇文章陆续会介绍咱们的实现方式，以及一些改进方案。

Unity地形草的局限

咱们的目标是要能在 中高端移动设备 跑得起 至少60米 视野范围的草海。

若是用Unity提供的 Terrain 来刷草的话，下面的2个参数咱们必须很是注意：

为了记录刷草的信息，Unity会把咱们的 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，同时须要的内存也越高。

好比咱们把 Detail Resolution 设置成 512，那么地表会被划分红 512 x 512 个格子，每一个格子是刷草的最基本单位，草的 密度 决定了每一个格子草的数量。

Unity的 TerrainData 给咱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，若是以每一个格子里的单株草为单位，那 drawcall 会很是高。

对此，Unity作了它的优化：把必定数量的格子合并成一个 Patch，以 Patch 为单位来渲染，这样 drawcall 就能大幅度下降，Detail Resolution Per Patch 决定了每一个Patch包含的格子数量。

好比咱们把 Detail Resolution Per Patch 设为 16，那么每一个 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，你可能和我有同样的疑问，GPU Instancing 跑哪去了？

按照Unity的实现方案，每一个 Patch 生成的Mesh是 独立且各不相同 的，GPU Instancing 的条件并不知足......

没有 GPU Instancing 就算了，你很快会发现另外一个问题，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 作地表的手游彷佛也很少，更别说用 Terrain刷草 了。

不过了解 Terrain 的作法仍是必要的，咱们至少知道了Unity内置刷草的大体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。

咱们刚才的痛点主要有2个：

1. 不支持 GPU Instancing。

2. Patch 进入视野后合并模型的CPU开销很大。

这里介绍3款插件，都号称解决了咱们的痛点：

1. uNature

2. Advanced Terrain Grass

3. Nature Renderer

固然这几个插件也并不是十全十美，咱们是须要作二次开发的。

下篇文章会介绍一下这几个插件的实现原理，以及咱们的选择。

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本文的我的主页连接：baddogzz.github.io/2020/01/14/…。

好了，拜拜。