育碧作為一個年貨大廠，在PCG這方面肯定有很深的積累，在GDC2018的這次分享中，其詳細(xì)的介紹了地形在純GPU管線上的實(shí)現(xiàn)方式，使得最終能夠得到一個擁有大片懸崖峭壁的真實(shí)地形。

本文是筆者看完FarCry5的分享后寫的個人理解，初次學(xué)習(xí)GPU管線，難免有理解錯誤的地方，希望大佬指正
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本次分享依次介紹了以下內(nèi)容

1.GPU Pipeline實(shí)現(xiàn)

2.地形渲染

3.懸崖渲染

4.高度圖之外的技術(shù)

5.基于屏幕空間的渲染

6.其他地形相關(guān)

GPU Pipeline實(shí)現(xiàn)

首先說一下單個平面的實(shí)現(xiàn)
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先渲染一個毫無起伏的純平面Mesh
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在頂點(diǎn)著色器中，根據(jù)InstanceID和vertexId可以得到在高度圖上的對應(yīng)位置，依據(jù)此位置去對頂點(diǎn)進(jìn)行偏移
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配合貼圖可得到以上效果
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之后介紹了如何將四叉樹的分化邏輯移到GPU，四叉樹的CPU實(shí)現(xiàn)已經(jīng)介紹過了，這里不再細(xì)講

https://zhuanlan.zhihu.com/p/88646346
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按2km*2km對地形劃分為多個樹結(jié)構(gòu)

分化到最大的地形塊邊長為64米，被稱為一個Sector，總共有160*160個sector，也就是如果所有樹分化到最大，會存在160*160個lod最大的地形塊

正常游戲中會加載大概500個地形塊（包含任意lod等級）
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正常游戲中，地形一共存在6個lod等級

每一個樹結(jié)構(gòu)都對應(yīng)一個mipmap,mipmap的層級和lod層級相同

每一個Node的信息都保存在對應(yīng)Mip等級mipmap的一個像素中
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像素值是一個16位的Index，根據(jù)這個index，可以去Buffer，也就是一個數(shù)組中去拿到節(jié)點(diǎn)的詳細(xì)信息，包括高度范圍，lod信息，貼圖位置信息

如果這個節(jié)點(diǎn)是不存在的（地形不是一個標(biāo)準(zhǔn)正方形），則會把一個特殊值賦給index

四叉樹是一個遞歸的結(jié)構(gòu)，但遞歸難以在GPU上實(shí)現(xiàn)，所以這里采用該算法的循環(huán)形式

一共存在3個存儲節(jié)點(diǎn)信息的buffer

首先把根節(jié)點(diǎn)放入bufferA，遍歷其中每個節(jié)點(diǎn)
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如果不可分化，則將該節(jié)點(diǎn)加入FinalBuffer
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如果可分化，則將子節(jié)點(diǎn)放入bufferB
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當(dāng)根節(jié)點(diǎn)分化完畢，會互換AB兩個buffer的作用，清空BufferA，然后遍歷bufferB，將子節(jié)點(diǎn)加入bufferA。直到處理完所有l(wèi)od
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同時也會將每個lod的節(jié)點(diǎn)有多少記錄下來

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這里還說了一個優(yōu)化買游戲賬號平臺，但筆者沒用過computershader，所以也沒看懂~

同時會生成一個LODMap，每個Sector都會被賦予一個LOD值，用于解決裂縫問題。
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LOD的值能夠根據(jù)FinalBuffer輕松獲取
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每一個Node會被分為64個Patch，Patch即可視為一個具體的vertex

為16*16的Mesh，經(jīng)過一系列cull，最終把可視的Patch放到一個RenderLst.
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遮擋剔除采用的Hiz，主機(jī)上會采用純Gpu實(shí)現(xiàn)，Hiz的算法知乎上有很多文章，之后有時間我也會按自己的理解寫一下。

而PC則會把CPU上產(chǎn)生的深度圖上傳到GPU（這里我的理解是cpu上有剔除邏輯，會把中間生成的深度圖傳至gpu進(jìn)一步剔除，但是ppt沒講為什么這么搞）

On console platforms we use a GPU best occluder pass to prime the depth buffer and extracttheHTile.

On PC we have a software rasterized occlusion buffer that we already use for CPU visibility which we upload to atexture.
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背面剔除，針對每一個Patch，會離線為其生成一個圓錐體，這個圓錐體Patch內(nèi)所有頂點(diǎn)法線組成的最小圓錐。之后會把信息存到一個Tex中。
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運(yùn)行時直接如上計算可以判斷是否需要剔除
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每一個patch都會存儲它周圍節(jié)點(diǎn)的lod信息，如上圖，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)lod為3，通過周圍節(jié)點(diǎn)的lod可以得到一個值。根據(jù)此值對頂點(diǎn)進(jìn)行干預(yù)以解決裂縫問題
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地洞渲染的思路是地形上開兩個洞，中間的管道采用單獨(dú)的mesh渲染
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這里用到了一個小技巧，如果是洞穴口，則讓坐標(biāo)除0得到NaN，如果一個頂點(diǎn)坐標(biāo)為NaN,則用到此頂點(diǎn)的面片都會被discard掉。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《孤岛惊魂5》游戏中的地形渲染技术-网格生成的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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