植被：创作技巧

在准备具有茂密树叶的树木3D模型时，避免为所有树枝和树叶创建拓扑结构；相反，使用纹理模拟细节在性能上更为高效。优化用于实时渲染的模型的主要规则是“多边形越少越好”。在渲染充满多种植物和草地的茂密森林时，遵循这一规则尤为重要。

因此，强烈建议为植物准备多个细节层次（LOD），以便在不同距离下使用。

树木建模的整体工作流程如下：

1. 模型化几个带有树叶的小树枝，并将模型烘焙到纹理图集中——获得的纹理将作为您的树叶纹理。以下是此类纹理的示例：

   

   带有Alpha通道的Albedo

   

   着色

   

   法线

   

   半透明

2. 创建表示树叶块的低多边形网格，映射UV以进行适当的纹理处理。块不必是平面的，您可以尝试网格的形状和弯曲。同时，准备至少3个LOD，确保优化LOD的网格：

   

   树叶 LOD

3. 创建树干和大树枝，并为其准备细节层次。准备并分配必要的纹理和材质。

   

   树干 LOD

   建议将法线从树干转移到相邻的树枝顶点，以使连接处看起来更自然：

   

   调整后的树枝法线使连接处看起来更自然

4. 将树叶块的LOD散布在相应树干LOD的树枝上，形成树冠：

   

   在所有LOD上使用相同数量的块可能会导致多边形数量增加。然而，这种方法有许多优点：

   • 高多样性的树枝可以创建更逼真的植物。
   • 更好的、几乎无缝的LOD过渡。所有元素都可以随时调整以消除任何不一致。
   • 更宽松的艺术流程使艺术家能够从相同的块中收集不同大小和年龄的树木。
   • 即使在最低的LOD上，后期效果（SSAO, SSGI 等）也能准确处理。
5. 建议创建一个单独的低细节树叶LOD以简化阴影投射。您可以复制最低的LOD并进一步优化，并在UNIGINE中配置阴影投射。

6. 为了更好地与地形混合，准备一个单独的树干底部部分，并分配新的材质。为了方便，您可以将其合并到最高LOD的网格中：

   

7. 调整模型的方向，使其在UNIGINE中正确导入，重置所有变换。

   注意网格的枢轴点的正确位置（显然，所有LOD必须具有相同的位置）。通常，枢轴点位于植物的最底部，以便于世界设计。但是，如果需要茎干动画，可以更改枢轴点的位置。

8. 最终，模型包含以下内容：

   

   为了方便，建议在LOD的名称中添加后缀，以便在导入时使用。

9. 考虑进一步调整顶点法线、顶点颜色和UV以进行树叶动画。
10. 将模型导出为推荐的FBX格式。

按照FBX导入指南将创建的模型导入UNIGINE，并将植物添加到场景中。

要使所有单独的对象成为单个Mesh Static的表面，请在导入设置中启用Merge Static Meshes。

设置 LOD#

通过启用Combine By Postfixes选项并在导入设置中调整值来设置LOD的可见距离。

警告

视频教程使用SDK 2.13版本创建。教程中演示的一般工作流程适用于2.19及以下版本。但是，UI等具体细节可能因版本而异。

阴影LOD#

当使用动态阴影投射时，所有多边形都会为每个启用了阴影的光源再次渲染。World光源最多可以有4个阴影级联，因此渲染到阴影贴图中的多边形数量可能非常巨大，导致性能大幅下降。您可以使用渲染分析器来估算此数量。

因此，最佳实践是使用低多边形网格进行树叶阴影。执行以下步骤：

1. 禁用所有树叶LOD的阴影投射，除了阴影LOD。您可以通过以下方式之一执行此操作：

   • 禁用 Cast Proj and Omni Shadows 和 Cast World Shadows 标志。
   • 切换Shadow Mask（阴影掩码）的所有位。
2. 通过其Viewport Mask（视口掩码）的所有位，隐藏阴影LOD以使其对任何摄像机不可见。

有关配置阴影LOD的演示，请参阅位掩码视频教程。

材质调整#

顶点法线调整#

MIP 贴图#

UNIGINE 渲染器支持的MipMapping技术意味着为较小和较远的多边形采样较低的纹理。在这种情况下，树叶的微小特征会随着距离的增加而逐渐消失。在某些情况下，远离摄像机的树枝和树叶看起来比近距离视图更厚。

MIP 映射

可以通过以下方法解决此问题：

• 使用 Mip Bias 功能来来调整MIP级别之间切换的距离。此选项显著影响性能。
• 默认情况下，纹理的 MIP 贴图在导入时使用 Box 过滤自动生成，可能会提供过于模糊的结果。考虑切换到 Point 过滤类型以获得更清晰的MIP贴图。

• 您还可以在第三方软件中准备自定义MIP贴图。例如，以下是使用Box过滤和更清晰的Kaiser过滤生成的MIP贴图的比较：

  

  要导入具有自定义MIP级别的纹理，请使用Combine（组合）选项导入具有布局MIP级别的纹理，或将其保存为.texture格式并启用Unchanged（未更改）选项导入纹理。

启用 Vegetation 状态以激活一组动画相关的参数。

植被动画由茎干和树叶动画组成。要启用两者，请将Animation（动画）设置为Default（默认）或Field（场）选项。

在这种情况下，Field Animation（场动画）使植物受到场动画体积的影响，使您能够局部覆盖动画参数（例如，模拟靠近旋翼机的旋翼下洗效果）。

茎干动画#

茎干动画基于空间3D噪声应用顶点移动，以模拟由风引起的植物树干或茎干的弯曲。网格的枢轴点被认为是固定的，顶点沿Z轴越远，应用的移动越强。

因此，必须将枢轴点放置在正确的位置（通常是茎干的最底部），并调整模型的方向，使Z轴向上。

茎干动画示例

一套控制动画的参数

请注意，植物的所有表面必须具有相同的茎干动画参数才能同步它们的运动。

不同的茎干动画参数导致树的部分不同步

树叶动画#

树叶是顶点着色器动画的另一层，主要用于树叶，提供额外的细节弯曲。使用此类型的动画需要在建模阶段对几何体进行初步调整。

有几种种现成的树叶动画方法。使用Leaves（树叶）选项选择动画类型。

基于顶点颜色的几何#

这种推荐的方法提供了对树叶的最佳控制，意味着树叶作为多边形渲染，并使用顶点颜色进行动画。

植被运动由顶点颜色的RGB通道定义如下：

	红色通道用于较小或外围植被部分（树叶）的动画。明亮部分被动画化，暗部分僵硬。
	绿色通道用于定义树枝的运动顺序以使其不同步。运动序列从最亮的元素开始到最暗的元素。
	蓝色通道用于定义树枝的哪些部分可以弯曲。较亮的部分表示可弯曲的部分，较暗的部分表示僵硬的部分。

动画参数控制顶点运动：

这也是使用此技术动画树枝的常规做法，即使它们附着在树干上：

绿色和蓝色通道定义顶点的运动；红色通道不用于树枝

在这种情况下，相关表面必须在相邻顶点上具有相同的顶点颜色和相同的动画参数，以同步它们的运动：

树干和树叶的相邻顶点的颜色相同，因此在动画时几何体保持连接

基于几何顶点颜色的树叶动画

基于UV的几何#

这是一种较为过时的方法，当树叶作为标准多边形渲染时。它需要为网格定义UV通道2。

基于 UV 的几何动画

UV 通道 2：最硬的顶点在左上角

动画使用物体的UV通道2如下：在UV网格中，[0,1]是物体运动的轴心点，也是物体最硬的部分，朝向[1,0]，物体变得更加灵活.

通过相同的控制顶点移动动画参数。

Billboard（广告牌）#

Billboard（广告牌）是最节省性能的动画远距离植被的方式：所有四边形都作为广告牌渲染，始终面向摄像机；UV通道2定义多边形的大小和运动。因此，树叶网格应仅包含用于树叶的四边形多边形。

基于广告牌的灌木

灌木的网格

动画使用对象的UV通道2如下：在UV网格中，[0,1]是广告牌运动的轴心点，可以通过缩放UV通道中的多边形来改变广告牌的大小。

UV 通道 1

UV 通道 2

网格（上）和结果（下）

通过相同的控制多边形运动动画参数。

全局动画选项#

为了随机散布大量相同的网格在地形上，使用 Mesh Clutter。 Mesh Clutter程序化地散布对象，并仅渲染那些在视锥体内的对象。典型的工作流程如下：

1. 单击 Create -> Clutter -> Mesh 并指定要用作 Mesh Clutter 的源网格的 .mesh 资源。在视口中单击以将新节点放置在世界中。

   注意

   .fbx 资源是 .mesh 资源的容器，右键单击资源并选择 Open 或双击它以访问其内容。

2. 如果您已经在世界中配置了一棵树，您可以从配置的树的表面复制所有材质和参数，并按表面名称或顺序粘贴到 Mesh Clutter。

   

3. 将节点放置在场景中并设置 Size 以覆盖整个可玩区域。

   注意

   Mesh Clutter 对象的操作是基于浮点的，所以不建议使用大于 10000 单位的 Size 纵向和横向。如果您需要填充超出此限制的区域，则需要手动将单个 Mesh Clutter 对象拆分为由多个Clutter组成的网格。

   Sandworm在生成地形时自动进行切片。

4. 调整散布参数：设置每平方单位所需的密度；通过随机化Scale、Offset 和 Rotation参数来多样化森林的外观。

5. 使Clutter对象成为地形的子对象，并启用Intersection标志以使树木跟随表面。

   

   注意

   如果已启用 Intersection 标志，请将其关闭再重新打开，以强制重新生成 Clutter 对象。
6. 调整可见性和淡出距离。考虑到在茂密森林中可能涉及的多边形数量，建议使Mesh Clutter在尽可能短的距离内可见，并在更远的距离上使用Impostor对象。

7. 默认情况下，树木散布在整个区域。您可以通过以下方法屏蔽植被区域：

   • 使用单通道纹理。您可以在第三方软件中准备纹理或创建新纹理并从头绘制掩码。所有使用该纹理的Mesh Clutter和Grass对象都会实时更新。

     

     

   • 使用地形掩码。如果您的世界包含配置了掩码的Landscape Terrain，您可以使用Mask Terrain的数据来定义植被的密度。

     

     

     Landscape Terrain

     

     Landscape Terrain 的掩码预览

     

     植被根据地形掩码散布

     您还可以使用画笔编辑器编辑掩码，并实时更新 Mesh Clutter。

     注意

     所有Landscape Terrain数据，包括掩码，都会受到数据流传输的影响。如果您的流传输设置未优化，在世界启动或更改相机位置时，掩码数据的加载可能会出现瓶颈，从而影响 Mesh Clutter 的生成性能。

   • 您还可以通过使用网格进行掩码：

     

   • 通过与对象相交进行裁剪：

     1. 创建表示裁剪体积边界的 Mesh Static 或 Decal，并启用 Clutter Interaction 标志。
     2. 选择并启用要用于裁剪功能的对象Intersection 的一个位。
     3. 启用 Clutter 对象的 Cutout Intersection 掩码中相同的位。
     4. 通过禁用其 Viewport 掩码的所有位并禁用阴影投射，隐藏该对象的视觉表现，使其不在相机中显示。

     

     在框内裁剪树木

8. 保持最佳 Step 值以获得最佳性能。

   Clutter 渲染为 2D 网格，在每个网格单元中，网格会根据密度和出现概率随机分布。网格的生成采用时间切片方式，从最近的单元开始，以减少 CPU 负载。

   

   网格划分为单元

   Step 值定义了单元的大小（单位为世界单位）。因此，该值决定了每个轴上的最终单元数（整体大小除以步长）。建议选择能够整除的数值。

   注意

   每个单元都需要进行一次 DIP调用，因此单元数量越多（步长越小），性能下降越明显。然而，创建较大的单元需要更长的时间。当摄像机移动速度较快时，较小的单元可以快速、平滑地逐个生成，而较大的单元可能会突然显现，导致轻微的渲染卡顿。