unity3d地形系统总结

2020-01-08 11:01:41 浏览数 (1)

前言：

本文不是讲地形编辑器的使用，而是主要讲解(1)地形相关知识(2)使用代码创建地形(3)使用AnimationCurve创建曲面地形(4)使用photoshop绘制地形表面，即SplatAlphaMap(5)使用代码为地形添加树

                         地形

本讲结构：

一:地形的基础知识

(1)地形编辑器的不足

(2)地形结构

(3)地形与SplatAlpha

二:动态创建地形

(1)动态创建简单平面地形

(2)动态创建凹凸地形

(3)利用AnimationCurve创建特殊曲线地形。

(4)动态创建地形，并设置splatPrototypes，最后使用photoShop绘制2D图编辑地形贴图。

(5)动态创建地形，使用photoShop绘制 多张splats

三:地形与树

(1)TreePrototypes

(2)TreeInstances

一:地形的基础知识

(0)基本术语

Splat：地形所使用的贴图，即Terrain Texture。术语叫Splat或者 Splat map。

Splat Alhpa Map：地形贴图布局图，用图的rgba各个通道来表示贴图在地形上的使用,project界面里展开地形即可看见。术语叫Splat Alpha Map,或者Alpha Map.

(1)地形编辑器的不足

地形Terrain是3D游戏里必不可少的一部分。Unity提供的地形编辑器也十分好用，但是依然有少许不足和缺陷。

Unity地形编辑器的不足：

1)地形只能是成片的抬高或者降低。如果想定制某特定斜率，或者特定曲线的地形就没法实现了。

2)地形不能实时改变。

不过Unity提供了强大的地形脚本接口，可以弥补上述不足。

(2)地形结构

首先要清楚， Terrain地形的包括Heightmap高度图,贴图信息，树信息等几乎所有数据都是储存TerrainData里，而TerrainData可以保存成地形文件，地形文件后缀为.asset。任意工程导入地形文件后，在project窗口下都会显示为地形文件。

TerrainData的基本属性:

1.terrainData.heightmapResolution int,高度图的长宽分辨率，一般是2的幂加1，如513

2.terrainData.baseMapResolution int,Resolution of the base map used for rendering far patches on the terrain

如513

3.terrainData.size:   Vector3,地形世界里的尺寸，world unit. 如new Vector3(50, 50, 50);

4.terrainData.alphamapResolution alphamap的分辨率，如512;

地形贴图信息储存在Terrain之下的SplatAlpha图里。在project窗口展开一个地形，会看到之下的贴图信息，名称格式为SplatAlpha xx.

(3)地形与SplatAlpha

在SplatAlpha图中

红=第1张贴图

绿=第2张贴图

蓝=第3张贴图

Alpha=第4张贴图

第5张贴图开始，会创建新的SplatAlpha图，然后继续 红绿蓝黑 如此循环。

alphamap：指的是纹理中某通道的颜色, refer to a grayscale p_w_picpath residing in a single channel of a texture

Splat：一张纹理贴图和其对应的alphamap统称为一个splat。 主要是分块，divide in chunks.所以可以使用LOD等技术

terrainData.splatPrototypes 就是地形包含的贴图信息

splatPrototypes 为SplatPrototype[]，

SplatPrototype为单张贴图信息

SplatPrototype的属性有

SplatPrototype.texture     Texture2D，地形贴图

SplatPrototype.tileOffset   Vector2,图块偏移

SplatPrototype.tileSize     Vector2,图块尺寸(World Unit)

terrainData.SetAlphamaps(int x,int y,float[,,]) ,其中x,y为起点

float[i,j,k]为通道信息，i,j为对应的点，k为第几张图，float值储存的是该点该图的灰度值。

terrainData.splatPrototypes的长度 = 贴图数量 = splatArray (float[,,])的第三维的长度

二:动态创建地形

(1)动态创建简单平面地形

创建地形是不需要using UnityEditor的，这里使用了AssetDatabase，所以需using UnityEditor;

创建三步:

1.TerrainData  terrainData = new TerrainData();

2.设置terrainData的属性

3.根据terrainData创建地形

  GameObject obj = Terrain.CreateTerrainGameObject(terrainData);

具体脚本如下:

代码语言：javascript复制
using 
UnityEngine;
using 
System.Collections;
using 
UnityEditor;


public 
class 
Tutor_1_CreateSimpleTerrain : 
MonoBehaviour 
{
void 
Start()
{
CreateTerrain();
}
public 
Terrain 
CreateTerrain()
{
TerrainData  terrainData = 
new 
TerrainData();
terrainData.heightmapResolution = 
513;
terrainData.baseMapResolution = 
513;
terrainData.size = 
new 
Vector3(50, 
50, 
50);
terrainData.alphamapResolution = 
512;
  
terrainData.SetDetailResolution(32, 
8);
GameObject 
obj = 
Terrain.CreateTerrainGameObject(terrainData);
AssetDatabase.CreateAsset(terrainData, 
"Assets/Tutorial/Tutor_1_SimpleTerrain.asset");
  
AssetDatabase.SaveAssets();
return  
obj.GetComponent<</span>Terrain>();
}
}

(2)动态创建凹凸地形

接下来改变地形的高度。地形高度是用heightmap存储的。

代码里通过TerrainData.GetHeights()读取高度图里的二维高度数组，

通过TerrainData.SetHeights()设置高度图里的二维高度数组。

TerrainData.GetHeights(int x的起点，int y的起点，int 读取高度的宽度范围， int 读取高度的高度范围)，返回float[,] ,二维高度数组

TerrainData.SetHeights(int x的起点，int y的起点，float[,] 二维高度数组)，返回void

例子:在创建地形前，改变地形的高度，代码如下:

代码语言：javascript复制
using 
UnityEngine;
using 
System.Collections;
using 
UnityEditor;


public 
class 
Tutor_2_CreateTerrain_ModifyHeight : 
MonoBehaviour 
{
void 
Start()
{
CreateTerrain();
}
public 
Terrain 
CreateTerrain()
{
TerrainData  terrainData = 
new 
TerrainData();
terrainData.heightmapResolution = 
513;
terrainData.baseMapResolution = 
513;
terrainData.size = 
new 
Vector3(50, 
50, 
50);
terrainData.alphamapResolution = 
512;
  
terrainData.SetDetailResolution(32, 
8);
ModifyTerrainDataHeight(terrainData);
GameObject 
obj = 
Terrain.CreateTerrainGameObject(terrainData);
AssetDatabase.CreateAsset(terrainData,"Assets/Tutorial/Tutor_2_Terrain_ModifyHeight.asset");
  
AssetDatabase.SaveAssets();
return  
obj.GetComponent<</span>Terrain>();
}
public 
void 
ModifyTerrainDataHeight(TerrainData 
terrainData)
{
int 
width = terrainData.heightmapWidth;
int 
height = terrainData.heightmapHeight;
float[,] array = 
new 
float[width,height];
print ("width:"  width  " height:"  height );
for(int 
i=0; i< width;i  )
for(int 
j=0; j< height;j  )
{
float 
f1 = i;
float 
f2 = width;
float 
f3 = j;
float 
f4 = height;
float 
baseV =  
(f1/f2   f3/f4)/2 
*  
1;
array[i,j] =baseV*baseV;
}
terrainData.SetHeights(0,0,array);
}
}

(3)利用AnimationCurve创建特殊曲线地形。

之前风宇冲有一篇关于AnimationCurve的教程，现在我们就来看看如何用AnimationCurve来控制地形的起伏。

步骤：

1.创建一个新场景，并新建一个GameObject起名为Manager,新建一个名为Tutor_3_CreateTerrainWithAnimationCurve.cs的脚本并拖至Manager上。

2.粘贴并覆盖如下脚本至Tutor_3_CreateTerrainWithAnimationCurve里

代码语言：javascript复制
using 
UnityEngine;
using 
System.Collections;


public 
class 
Tutor_3_CreateTerrainWithAnimationCurve : 
MonoBehaviour 
{
public 
AnimationCurve 
animationCurve;
}

3.在Manager的Inspector面板里双击Animation Curve。在弹出曲线绘制界面后，绘制任意曲线，如下。

之后还是设置高度，即terrainData.SetHeights(0,0,array);只是对array里高度的赋值变为如下

array[i,j] = animationCurve.Evaluate(f1/f2); 其中f1是array里的y,f2是整个高度图的高度。具体代码如下:

代码语言：javascript复制
using 
UnityEngine;
using 
System.Collections;
using 
UnityEditor;


public 
class 
Tutor_3_CreateTerrainWithAnimati
onCurve : 
MonoBehaviour 
{
public AnimationCurve 
animationCurve;
void 
Start()
{
CreateTerrain();
}
public 
Terrain 
CreateTerrain()
{
TerrainData 
 terrainData = 
new TerrainData();
terrainData.heightmapResolution = 
513;
terrainData.baseMapResolution = 
513;
terrainData.size = 
new 
Vector3(50, 
50, 
50);
terrainData.alphamapResolution = 
512;
 
 
 
 terrainData.SetDetailResolution(32, 
8);
ModifyTerrainDataHeight(terrainData);
GameObject 
obj = 
Terrain.CreateTerrainGameObject(terrainData);
AssetDatabase.CreateAsset(terrainData,"Assets/Tutorial/Tutor_3_TerrainWithAnimationCurv
e.asset");
 
 
 
 
AssetDatabase.SaveAssets();
return 
 obj.GetComponent();
}
public 
void 
ModifyTerrainDataHeight(TerrainData 
terrainData)
{
int 
width = terrainData.heightmapWidth;
int 
height = terrainData.heightmapHeight;
float[,] array = 
new 
float[width,height];
print ("width:"  width  " height:"  height );
for(int 
i=0; i< width;i  )
for(int 
j=0; j< height;j  )
{
float 
f1 = j;
float 
f2 = height;
array[i,j] = animationCurve.Evaluate(f1/f2);
}
terrainData.SetHeights(0,0,array);
}
}

最后创建的地形和我们之前设置的曲线一致。

(4)动态创建地形，并设置splatPrototypes，最后使用photoShop绘制2D图编辑地形贴图。

步骤：

1.创建一个新场景并命名为Tutor_4_CreateTerrainWithSplat，并新建一个GameObject起名为Manager,新建一个名为 Tutor_4_CreateTerrainWithSplat.cs的脚本并拖至Manager上。

2.粘贴并覆盖如下脚本至Tutor_4_CreateTerrainWithSplat里,该脚本与上个例子的脚本基本一致。

代码语言：javascript复制
using 
UnityEngine;
using 
System.Collections;
using 
UnityEditor;


public 
class 
Tutor_4_CreateTerrainWithSplat : 
MonoBehaviour 
{
public 
AnimationCurve 
animationCurve;
void 
Start()
{
CreateTerrain();
}
public 
Terrain 
CreateTerrain()
{
TerrainData  terrainData = 
new 
TerrainData();
terrainData.heightmapResolution = 
513;
terrainData.baseMapResolution = 
513;
terrainData.size = 
new 
Vector3(50, 
50, 
50);
terrainData.alphamapResolution = 
512;
  
terrainData.SetDetailResolution(32, 
8);
ModifyTerrainDataHeight(terrainData);
GameObject 
obj = 
Terrain.CreateTerrainGameObject(terrainData);
AssetDatabase.CreateAsset(terrainData, 
"Assets/Tutorial/Tutor_4_TerrainWithSplats.asset");
  
AssetDatabase.SaveAssets();
return  
obj.GetComponent<</span>Terrain>();
}
public 
void 
ModifyTerrainDataHeight(TerrainData 
terrainData)
{
int 
width = terrainData.heightmapWidth;
int 
height = terrainData.heightmapHeight;
float[,] array = 
new 
float[width,height];
print ("width:"  width  " height:"  height );
for(int 
i=0; i< width;i  )
for(int 
j=0; j< height;j  )
{
float 
f1 = j;
float 
f2 = height;
array[i,j] = animationCurve.Evaluate(f1/f2);
}
terrainData.SetHeights(0,0,array);
}
}

之后添加地形贴图变量，在脚本里加上public Texture2D[] splats;

然后在Inspector里指定任意一张贴图。

现在开始添加Splat了。

核心是SplatPrototype，也就是Splat原型的信息，包含贴图信息和地形块的信息。

SplatPrototype outSplatPrototype = new SplatPrototype();

之后设置SplatPrototype的如下属性

outSplatPrototype.texture: 贴图

outSplatPrototype.tileOffset：地形块的偏移。

outSplatPrototype.tileSize:地形块的尺寸

组成好SplatPrototype[] outSplatPrototypes后，赋予TerrainData.splatPrototypes 即可。

代码如下。

代码语言：javascript复制
using 
UnityEngine;
using 
System.Collections;
using 
UnityEditor;


public 
class 
Tutor_4_CreateTerrainWithSplat : 
MonoBehaviour 
{
public 
AnimationCurve 
animationCurve;
public 
Texture2D[] splats;
void 
Start()
{
CreateTerrain();
}
public 
Terrain 
CreateTerrain()
{
TerrainData  terrainData = 
new 
TerrainData();
terrainData.heightmapResolution = 
513;
terrainData.baseMapResolution = 
513;
terrainData.size = 
new 
Vector3(50, 
50, 
50);
terrainData.alphamapResolution = 
512;
  
terrainData.SetDetailResolution(32, 
8);
terrainData.splatPrototypes = CreateSplatPrototypes(splats,new 
Vector2(15,15),newVector2(0,0)); 
ModifyTerrainDataHeight(terrainData);
GameObject 
obj = 
Terrain.CreateTerrainGameObject(terrainData);
AssetDatabase.CreateAsset(terrainData, 
"Assets/Tutorial/Tutor_4_TerrainWithSplats.asset");
  
AssetDatabase.SaveAssets();
return  
obj.GetComponent<</span>Terrain>();
}
public 
void 
ModifyTerrainDataHeight(TerrainData 
terrainData)
{
int 
width = terrainData.heightmapWidth;
int 
height = terrainData.heightmapHeight;
float[,] array = 
new 
float[width,height];
for(int 
i=0; i< width;i  )
for(int 
j=0; j< height;j  )
{
float 
f1 = j;
float 
f2 = height;
array[i,j] = animationCurve.Evaluate(f1/f2);
}
terrainData.SetHeights(0,0,array);
}
public 
SplatPrototype[] CreateSplatPrototypes(Texture2D[] tmpTextures,Vector2 
tmpTileSize,Vector2 
tmpOffset)
{
SplatPrototype[] outSplatPrototypes = 
new 
SplatPrototype[tmpTextures.Length];
for(int 
i =0;i
{
outSplatPrototypes[i] = CreateSplatPrototype(tmpTextures[i],tmpTileSize,tmpOffset);
}
return 
outSplatPrototypes;
}
public 
SplatPrototype 
CreateSplatPrototype(Texture2D 
tmpTexture, 
Vector2 
tmpTileSize,Vector2 
tmpOffset)
{
SplatPrototype 
outSplatPrototype = 
new 
SplatPrototype();
outSplatPrototype.texture = tmpTexture;
outSplatPrototype.tileOffset = tmpOffset;
outSplatPrototype.tileSize = tmpTileSize ;
return 
outSplatPrototype;
}
}

之前的例子，创建出来的地形在project界面里一直不能展开，因为没有任何splat信息。而本例中，指定TerrainData.splatPrototypes，即有了splat的原型信息后，就会自动生成splat图,因此地形可以展开了。

展开出来的SplatAlpha 01为纯红，表示整个地图铺的都是第一张地形贴图。

现在我们再进一步,通过Photoshop绘制splat的alpha图。

1.选中Manager,在Inspector面板里，将Terrain Textures设置为任意两张贴图，这里用的是unity Terrain包里的“Grass&Rock”和 “Grass (Hill)” 两张贴图。

2.然后脚本里也添加splats属性，public Texture2D[] splatAlphaMaps;

3.打开photoshop,创建一张512x512的rgb图，先铺满红色，在绘制一些绿色，如下图

之后导出为splatAlphaMap1.png

4.将该图拖进unity，并设置Import Settings里的 Texture Type为Advanced,然后勾选Read/Write Enable。最后把importType设置为Default(importType不能为其他的)。

5. Manager的Inspector面板里，splatAlphaMaps,此Texture2D数组设置为1，并指定为splatAlphaMap1

6.在Tutor_4_CreateTerrainWithSplat脚本里补充以下函数

代码语言：javascript复制
public float[,,] CreateSplatAlphaArray(Texture2D[] splatAlphaMaps,int numOfSplatPrototypes )
{
List cArray = new List();
int splatAlphaMap_SizeX = splatAlphaMaps[0].width;
int splatAlphaMap_SizeY = splatAlphaMaps[0].height;
float[,,] outSplatAlphaArray = new float[splatAlphaMap_SizeX,splatAlphaMap_SizeY,numOfSplatPrototypes];
//第几张SplatAlphaMap
for(int splatAlphaMapIndex=0; splatAlphaMapIndex
{
//RGBA第几个通道
for(int alphaIndex =0;alphaIndex<4; alphaIndex   )
{
//Splat ID
int splatIndex = alphaIndex splatAlphaMapIndex*4;
//仅当Splat ID小于Splat的数量时
if(splatIndex < numOfSplatPrototypes)
{
for (int index_heightmapY = 0; index_heightmapY < splatAlphaMap_SizeY; index_heightmapY  )
 
{  for (int index_heightmapX = 0; index_heightmapX < splatAlphaMap_SizeX; index_heightmapX  )
  
{
//取第splatAlphaMapIndex张SplatAlphaMap上的位于index_heightmapY，index_heightmapX的颜色值
Color c =  
splatAlphaMaps[splatAlphaMapIndex].GetPixel(index_heightmapY,index_heightmapX);
cArray.Add(c);
//赋予outSplatAlphaArray的index_heightmapX，index_heightmapY,splatIndex对应的通道值
outSplatAlphaArray[index_heightmapX, index_heightmapY, splatIndex] = c[ alphaIndex ];
}
}
}
else
{
return outSplatAlphaArray;
}
}
}
return outSplatAlphaArray;
}

 之后在Start函数里的CreateTerrain();后面补充代码如下

代码语言：javascript复制
 void 
Start()
{
CreateTerrain();
TerrainData 
terData =AssetDatabase.LoadAssetAtPath("Assets/Tutorial/Tutor_4_TerrainWithSplats.asset",typeof(TerrainData)) 
as TerrainData;
float[,,] splatAlphaArray = CreateSplatAlphaArray(splatAlphaMaps, terData.splatPrototypes.Length);
terData.SetAlphamaps(0,0,splatAlphaArray);
}

之后点击运行，发现地形确实是我们之前在photoshop里绘制的形状，如下

注意：

1.SetAlphamaps函数 必须在创建TerrainData文件，即xxx.asset后，再读取该TerrainData调用。

(5)动态创建地形，使用photoShop绘制 多张splats

三张以下的地形贴图一般不会出错，但是超过四张时就要注意了。用photoShop绘制a通道并导入unity是比较容易出错的。

1.打开Photoshop，新建一张图，如下。

2.用黑色平铺整张图后，添加一个通道

3.选中Red通道，然后用纯白画笔在顶端画一条横线

4.用3.的方法在gba通道依次往下画横线.

5.保存成splatAlpha.psd文件并拖入unity工程。

注意:如果导入的贴图是有a通道的话，一定要保证在Preview里看到的是RGBA，即有A的字样。有时候在photoshop里即使有a,保存成png或者tga再导入unity,有时候会没有A,那么就是错的。

6.打开(4)里创建的Tutor_4_CreateTerrainWithSplat场景,另存为Tutor_5_CreateTerrainWithSplat2。

7.选中Manager，然后将Splats设置为4张并指定贴图。将Splat Alpha Maps设置为一张并指定为splatAlpha.psd

之后运行，发现新建的地形确实是按splatAlpha.psd里的色带分布。

之后我们再进一步，再在Splats里加第5张贴图，那么该splat图就对应第二张splatAlpha图的红色。

8.photoShop里按上面的方法建张图，画个红色的竖条，并保存为splatAlpha2.psd

9.选中Manager，然后将Splats设置为5张，指定第5张贴图。将Splat Alpha Maps设置为2并指定为之前的splatAlpha.psd和splatAlpha2.psd

之后运行，效果如下

三:地形与树

地形的绘制树功能十分强大，而且不仅可以绘制树，任意物体都可以都可以被当做树来铺在地形上。

(1)TreePrototypes

该步风宇冲用代码做总是出错，搜了也找不到解决方法，只好用地形编辑器来添加树的原型。现在把代码贴出来，

欢迎高手指出问题所在。

代码如下，unity显示在terrainData.treePrototypes = new TreePrototype[1];这行有null

代码语言：javascript复制
using 
UnityEngine;
using 
System.Collections;
using 
UnityEditor;


public 
class 
Tutor_6_TreePrototype : 
MonoBehaviour 
{
public 
GameObject 
treePrefab;
public 
TerrainData 
terrainData;
void 
Start()
{
CreateTerrain();
}
public 
Terrain 
CreateTerrain()
{
TerrainData  terrainData = 
new 
TerrainData();
terrainData.heightmapResolution = 
513;
terrainData.baseMapResolution = 
513;
terrainData.size = 
new 
Vector3(50, 
50, 
50);
terrainData.alphamapResolution = 
512;
  
terrainData.SetDetailResolution(32, 
8);
TreePrototype 
treePrototype = 
new 
TreePrototype();
treePrototype.prefab = treePrefab;
treePrototype.bendFactor = 
1;
terrainData.treePrototypes = 
new 
TreePrototype[1];
terrainData.treePrototypes[0] = treePrototype;
GameObject 
obj = 
Terrain.CreateTerrainGameObject(terrainData);
AssetDatabase.CreateAsset(terrainData, 
"Assets/Tutorial/Tutor_1_SimpleTerrain.asset");
  
AssetDatabase.SaveAssets();
return  
obj.GetComponent<</span>Terrain>();
}
}

(2)TreeInstances

TreeInstances

步骤:

1.创建TreeInstance

TreeInstance tmpTreeInstances = new TreeInstance();

2.设置TreeInstance属性

TreeInstance.prototypeindex:使用的prototype序号，从0开始

TreeInstance.position:在地形里的相对位置(不是世界坐标的位置)，范围为[0,1]

TreeInstance.color:树的颜色

TreeInstance.lightmapColor:树如果有lightmap的话，lightmap的颜色

TreeInstance.heightScale:树高的缩放 即y轴上的缩放

TreeInstance.widthScale:树宽的缩放，即xz轴上的缩放

3.地形Terrain添加TreeInstance

Terrain terrain；

terrain.AddTreeInstance(tmpTreeInstances);

4.重设碰撞

TerrainCollider  tc = terrain.GetComponent();

tc.enabled = false;

tc.enabled = true;

例子:在整个地形上创建100个随机位置，大小为[0.8,1]间随机的树。脚本如下:

代码语言：javascript复制
using 
UnityEngine;
using 
System.Collections;


public 
class 
Tutor_6_TreeInstances : 
MonoBehaviour 
{
public 
Terrain 
terrain;


void 
Start () {
AddTrees(terrain,100);
}
public 
void 
AddTrees(Terrain 
terrain,int 
numOfTrees)
{
if(terrain.terrainData!=null)
{
terrain.terrainData.treeInstances = 
new 
TreeInstance[numOfTrees];
for(int 
i =0;i< numOfTrees;i  )
{
TreeInstance 
tmpTreeInstances = 
new 
TreeInstance();
tmpTreeInstances.prototypeIndex =0; 
// ID of tree prototype
tmpTreeInstances.position = 
new 
Vector3(Random.Range(0f,1f),0,Random.Range(0f,1f)); 
  
// not regular pos,  [0,1]
tmpTreeInstances.color = 
new 
Color(1,1,1,1);
tmpTreeInstances.lightmapColor = 
new 
Color(1,1,1,1);//must add
float 
ss= 
Random.Range(0.8f,1f);
tmpTreeInstances.heightScale =ss; 
//same size as prototype
tmpTreeInstances.widthScale =ss;
terrain.AddTreeInstance(tmpTreeInstances);
}
TerrainCollider  
tc = terrain.GetComponent<</span>TerrainCollider>();
tc.enabled = 
false;
tc.enabled = 
true;
}
}
}

 结语：整个地形教程到此结束，希望对大家有所帮助。

unity

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