地形纹理拼接混合实现更多的地形细节

December 06, 2020 实时渲染开发

把多个地形纹理合并成图集，渲染时采样对应索引混合，可以做到减少带宽消耗的同时实现丰富的地形纹理混合细节。

其实这是GPU Pro2上详细分享的老地形技术了，实施起来也没太大问题，但值得提防的地方如下：

自定义Mipmap级别。
纹理拼接Padding。
权重绘制方式更变。

自定义Mipmap级别是Opengl白皮书中给出的计算公式，实际上Unity论坛也给出了具体计算公式：

float mip_map_level(in float2 texture_coordinate) // in texel units
{
  float2  dx_vtc  = ddx(texture_coordinate);
  float2  dy_vtc  = ddy(texture_coordinate);
  float delta_max_sqr = max(dot(dx_vtc, dx_vtc), dot(dy_vtc, dy_vtc));
  return 0.5 * log2(delta_max_sqr);
}

输入是 texel uint，即每块瓦片纹理的尺寸 * 顶点输入uv。

另外，使用该函数算出来的mipmap和硬件自己算出来的mipmap级别有差别，使用该公式计算出来的级别，mip0覆盖的区域比原本的要少，导致地形看上去会比较模糊，在最后添加一个mipmap偏移值Bias可以解决这问题，但是也不能偏移太大，否则mip0会覆盖原本mip1应该占有的区域，造成高频采样噪音。

纹理拼接Padding解决方式比较简单，把原纹理uv缩放并且Clamp采样uv为0-1即可，然后渲染到RT，即可在边缘填充Padding，然后地形渲染时再注意缩放偏移采样。

纹理拼接可以直接在Photoshop中进行，下采样生成mipmap链时滤波器用Box或Kris都行。

最后值得一提的时地图权重保存方式，Pro上的地图混合是连续的，也就是只会相邻地图块混合，但是我们更希望任意两个地形混合，因此需要单独存一个地形纹理索引图，并且滤波模式为点过滤（防止插值），因此没办法和权重图放在一张图里了，因为权重图必须有插值。

最后是性能，实际上如果没有在带宽上获得收益，它会比直接采样原地形贴图来得更慢，原因是因为TileMap采样产生了大量的Texture CacheMiss。

但是当采样纹理数成为了带宽瓶颈，特别是移动端，这技术还是很值得引入的。