[收藏]3D地形相关技术

天云上人

  * 地形纹理
大概分两种类型：rts型和fps型
. ]$ K8 U. l6 H$ A# y0 Z- i( @7 R8 B
- p4 G3 w2 ^5 ^**第一种：rts型。
1 j4 C* |; A) G% {% F' W7 j8 N7 G和二维做法差不多，把地图分为很多Block,每块Block可能又由m*n个Tile组成。每块Block使用一张纹理。适合rts等俯视类型游戏，《魔兽3》、《魔域帝国》用到。
优点：图像精细，适合表现细致的场景。
缺点：渲染时纹理切换频繁。没法做大面积LOD(Level of Detail),LOD被限制在Block内。由于Block边缘顶点纹理坐标问题，导致Block间没法共用顶点。

地貌间过渡处理: 如草地过渡到土地,简单的方法是让美术做好所有可能用到的不同地貌过渡的图片，程序计算拼接。复杂点的做法是程序计算纹理融合，在渲染是用多层纹理来解决过渡问题，《Empire Earth》，《C&C将军》使用类似做法。
: N5 `/ i/ f' f9 k0 A' E4 p
特效处理：
( B' ?; X! T. w( B6 r) V' B水深效果：使用顶点色形成水下体积雾效果。

3 W7 g5 l% R5 |$ B8 {5 t**第二种：fps型。
整个地形用一张基本纹理（如:1024*1024）铺满，这张纹理是由程序计算生成（Terrain Texture Generation）。适合室外大场景游戏，如室外fps，飞行模拟。《Battle Field 1942》用到。
+ M  i, ?0 Q5 L8 [优点：任意的LOD范围。无纹理切换问题。可以把计算好的地形LightMap融入基本纹理，一次渲染。
- ^4 s5 t: t% H$ ~+ Z( [缺点：图像精度不够，解决方法是在渲染时上面加一层细节贴图，如:BumpMap，《Ground Control》用到。

*下面是一些常见的问题

**纹理生成计算方法
基本纹理每点像素由所处的海拔高度和坡度约束计算而得。可以理解为有一张横坐标为高度，纵坐标为坡度的纹理表，每点像素查表而来。资料见后。
% p) x, t  l  g: ^& M% H0 ?
**地形LightMap
明暗（Shading)：首先计算每个顶点的平均法向量，注意是共点平面的平均法向量，而不是某个面的法向量，然后用你的光照模型计算公式计算该点光照强度，如：I = cos<light,normal>*Isun + ambient。顶点间光照用插值计算，如法向插值phong算法。
阴影（Shadow）：没看到太好的算法，一般光线求交算法速度太慢,目前我的想法是用硬件
" a; L1 L& k" H; H' i作ShadowVolume，渲染到一张纹理，然后保存。如果你有好的方法请告诉我。

! J* y. q; F( c1 C**物体阴影
- g. P7 M9 L0 s! L2 q对静态物体，如房屋可事先渲染好融入Terrain LightMap。
对动态物体，可用Projection Shadow，简单说就是从光源方向把物体影子渲染到一张纹理，然后通过使用纹理坐标生成(TexCoordGen)和修改相应Texture Coordinates Matrix，把这张图贴到地面渲染。
' h+ p: U2 E3 A  Q5 m8 G4 }* E9 A
2 O# ^& l" y$ Z; x**地形渲染
9 H' j2 C6 }; T8 z9 L+ `用Indexed方式按块渲染，注意顶点提交顺序，增加GPU Vertex Cache命中率。如果有LOD，因为每次顶点数据是变化的，d3d实现时用Dynamic Vertex Buffer，把顶点放入AGP内存。

) j7 h* Y1 `. K5 v# m**LOD(Level of Detail)
$ q! h# E* I. [7 KROAM算法不适合现代硬件加速显卡，不要用。
9 U5 e' Y3 q+ q- G, y, Z6 X; h% W可以看一下GeomMipMap LOD和T-Strip LOD。网址见后。

**射线与地形求交算法
) S( r' a- x- k' w3 s2 j把射线垂直投影到2d地面网格，顺着射线方向检测经过的每个格子，如果光线在格子里面的最低处大于格子四个顶点的最高处，则不可能有交点。

资料：
T-Strip LOD: http://chat.carleton.ca/~eszoka/tstriplod/tstrip.htm
GeoMipMap LOD: http://www.flipcode.com/tutorials/geomipmaps.pdf
# p/ Y) k  y! A& s7 }TerrainTextureGenerator(Full Source Code):http://www.insanesoftware.de/index.php?page=freetools/terrain.php
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