【渲染】拆解《三国：谋定天下》场景渲染技术
本文目标
- 分析三国：谋定天下的场景渲染技术，提高技术力。主体思路用三谋的，具体实现可能不会完全用和三谋一样的方案
- 集赞，如果点赞收藏超过512，我给大家伙手搓一个三谋场景实现
分析方法
- 三谋官方技术分享
- RenderDoc截帧
- 我寻思大法
使用RenderDoc截帧分析地形实现方法
结论
- RenderDoc可以连上mumu模拟器，连不上雷电模拟器
- 地形一块一块绘制，没有合批
- 三谋截帧中没有看到compute shader的代码
- 三谋使用渲染着色器完成地形表面贴图烘焙、编码，Culling在CPU中完成
- 三谋的场景渲染技术在小程序下也可以使用
RenderDoc调试compute shader
- https://renderdoc.org/docs/how/how_debug_shader.html#debugging-a-compute-thread
渲染着色器中structuredbuffer是否存在？
不存在，根据RenderDoc截帧shader代码，看到使用的uniform data，所以支持opengles3.0
glsl知识
UBO
- Uniform Buffer Object
- UBO通过GL_UNIFORM_BUFFER缓冲类型绑定，常用于只读类型的数据
- 需要ES 3.0，大部分设备都支持
- 可以认为ES 3.0 约等于 WebGL2，所以微信小程序也能跑
Uniform Buffer Objects
- 小容量的结构体数组，一般16k以内
- 需 ES 3.1+
SSBO
- Shader Storage Buffer Object，大容量的结构体数组
- Mali平台使用SSBO会导致early-Z失效
- 需 ES 3.1+
三谋的一些技术数据
- 7级LOD，0到6，每加一层，尺寸翻2倍，面积翻4倍
- LOD6常驻，最小的一块地3.2x3.2平米，LOD6面积204.8x204.8
- 全图1200x1200，1500x1500个格子
- 每一级 LOD 都会加载距离视野中间点最近的 5×5 个地块进内存，一共是 25×7，175 个地块
三谋场景渲染优化点
低视角下内存优化
分析
- 从LOD6到LOD0之间的所有资源都会加载，但只显示最低一层的LOD，并且是LOD6到LOD0加载，最终视野内显示的都是LOD0的资源
- 一共36个LOD6的分块，同一时间最多同时显示4块LOD6，所以三谋的内存压力蛮大
优化
- 不加载子LOD的全部分块资源，只加载视野内的地块资源
- LODn的当前视野内child chunk加载完毕后就算加载完成
实现三谋地形方案
思路
- 结构：分块，LOD分父子级
- 资源：Mesh LOD + RVT + RVT自定义编码
- 显示逻辑：LOD0常驻内存，多个LOD同时显示，但只会和差一级的LOD相邻，LOD之间互相不覆盖
编辑器下处理地形
主流程
- 美术制作地形
- 生成模型
- 生成模型LOD：减面后切割地形
制作地形
unity的terrain或者外部软件
生成模型
地形转模型：T4M(terrain for model)
生成LOD chunk资源
- 减面后切割地形，要求地形尺寸是3.2m的幂次，如果不是则需要输出LOD chunk资源配置文件，事情会变得复杂点，不过可以用来改造老项目
- LOD模型 = 减面(生成的地形模型, LOD)
- LOD的分块模型 = 切割(每一层LOD模型)
- LODn贴图 = 降分辨率(合并分块(LODn-1))
- 对不是地形的物件减面
减面工具
Simplygon：微软出品
https://github.com/huailiang/lodunity官方
https://github.com/Whinarn/UnityMeshSimplifier生成LOD资源
https://github.com/Unity-Technologies/AutoLOD
切割模型工具
自己写代码：https://www.bilibili.com/opus/693401957195317251插件：eazy-slicer
切割地形
根据制作方案切，以unity terrain为例自己写切割脚本
https://blog.csdn.net/yang973125061/article/details/135480007Unity Terrain Tools自带的切割工具TerrainSlicer:可能有缝，需要额外处理接缝，对齐相邻地形即可
https://assetstore.unity.com/packages/tools/terrain/terrain-slicer-180920?srsltid=AfmBOopOV1fHjgjR6BN3eTZ-UCgFOvWjQtQBuKWugWKBQxgKV28xbioQTerrain Split and Merge Utility：无缝
https://assetstore.unity.com/packages/tools/utilities/terrain-split-and-merge-utility-209845?locale=zh-CN&srsltid=AfmBOoo3svPC8fi9yF29XKuh7CcBw2sa7ceZp_eaecjt7VGzuyWzUvic
资源构成
地形LOD chunk Mesh，材质，贴图，shader，RVT
物件LOD Mesh，材质
绘制
地形
烘焙
使用渲染着色器烘焙Albedo + Normal
可以使用共265个图层，但单像素只支持4层混合地形着色器
Albedo + Normal + Roughness
RG：Noraml，B：Roughness
简化: Albedo + Normal处理接缝
三谋的接缝是因为加载规则，LODn和LODn+2相邻，贴图精度不一致导致问题，只要让lodn+2采样高精度贴图即可
其它物件
绘制：路、山体、贴花等
采样地形RT把颜色叠加到物体上使用AlphaBlend做融合过渡：根据世界坐标计算归属LOD、chunk，查询Albedo
参考资料
- 三谋分享：https://developer.unity.cn/projects/671f499dedbc2a001e2ddc77
- RenderDoc连mumu模拟器：https://zhuanlan.zhihu.com/p/664975271
- https://renderdoc.org/docs/how/how_debug_shader.html#debugging-a-compute-thread
- 减面：https://zhuanlan.zhihu.com/p/360524404