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Unity 3D使用笔刷绘制地形

Unity 3D 中,除了使用高度图来创建地形外,还可以使用笔刷绘制地形。

因为 Unity 3D 为游戏开发者提供了强大的地形编辑器,通过菜单中的 GameObject→3D Object→Terrain 命令,可以为场景创建一个地形对象。

初始的地表只有一个巨大的平面。Unity 3D 提供了一些工具,可以用来创建很多地表元素。

游戏开发者可以通过地形编辑器来轻松实现地形以及植被的添加。

地形菜单栏一共有7个按钮,含义分别为编辑地形高度、编辑地形特定高度、平滑过渡地形、地形贴图、添加树模型、添加草与网格模型、其他设置,如下图所示,每个按钮都可以激活相应的子菜单对地形进行操作和编辑。

地形编辑工具

地形高度绘制

在地形编辑器中,前 3 个工具用来绘制地形在高度上的变化。

左边第一个按钮激活 Raise/Lower Height 工具,如下图所示。

当使用这个工具时,高度将随着鼠标在地形上扫过而升高。

如果在一处固定鼠标,高度将逐渐增加。这类似于在图像编辑器中的喷雾器工具。如果鼠标操作时按下 Shift 键,高度将会降低。不同的刷子可以用来创建不同的效果。例如,创建丘陵地形时,可以通过 soft-edged 刷子进行高度抬升。

而对于陡峭的山峰和山谷,可以使用 hard-edged 刷子进行高度削减。

Raise/Lower Height/Smooth Height工具

左边第二个工具是 Paint Height,类似于 Raise/Lower 工具,但多了一个属性 Height,用来设置目标高度,如下图所示。

当在地形对象上绘制时,此高度的上方区域会下降,下方的区域会上升。

游戏开发者可以使用高度属性来手动设置高度,也可以使用在地形上 Shift+ 单击对鼠标位置的高度进行取样。在高度属性旁边是一个 Flatten 按钮,它简单地拉平整个地形到选定的高度,这对设置一个凸起的地平线很有用。

如果要绘制的地表包含高出水平线和低于水平线的部分,例如在场景中创建高原以及添加人工元素(如道路、平台和台阶),Paint Height 都很方便。

Paint Height工具

左边第三个工具 Smooth Height 并不会明显地抬升或降低地形高度,但会平均化附近的区域。这缓和了地表,降低了陡峭变化,类似于图片处理中的模糊工具(blur tool)。

Smooth Height 可以用于缓和地表上尖锐、粗糙的岩石。地形表面平滑工具选项设置及功能介绍如下表所示。

参 数 含 义 功 能
Brushes 笔刷 设置笔刷的样式
Setting 设置  
Brushes Size 笔刷尺寸 设置笔刷的大小
Opacity 不透明度 设置笔刷绘制时的高度
Height 高度 设置绘制高度的数值

地形纹理绘制

在地形的表面上可以添加纹理图片以创造色彩和良好的细节。

由于地形是如此巨大的对象,在实践中标准的做法是使用一个无空隙地(即连续地)重复的纹理,在表面上用它成片地覆盖,可以绘制不同的纹理区域以模拟不同的地面,如草地、沙漠和雪地。

绘制出的纹理可以在不同的透明度下使用,这样就可以在不同地形纹理间形成渐变,效果更自然。

地形编辑器左边第四个按钮是纹理绘制工具,单击该按钮并且在菜单中执行 Add Texture 命令,可以看到一个窗口,在其中可以设置一个纹理和它的属性。

添加的第一个纹理将作为背景使用而覆盖地形。如果想添加更多的纹理,可以使用刷子工具,通过设置刷子尺寸、透明度及目标强度(Target Strength)选项,实现不同纹理的贴图效果,如下图所示。地形纹理绘制工具选项如下表所示。

参 数 含 义 功 能
Brushs 笔刷 设置绘制地形纹理的笔刷样式
Textures 纹理 设置绘制地形纹理图片样式
Setting 设置 设置纹理相关参数
Brush Size 笔刷尺寸 设置绘制纹理的笔刷的大小
Opacity 不透明度 设置笔刷绘制纹理时的不透明度
Target Strength 目标强度 设置所绘制的贴图纹理产生的影响

纹理贴图面板

树木绘制

Unity 3D 地形可以布置树木。可以像绘制高度图和使用纹理那样将树木绘制到地形上,但树木是固定的、从表面生长出的三维对象。

Unity 3D 使用了优化(例如,对远距离树木应用广告牌效果)来保证好的渲染效果,所以一个地形可以拥有上千棵树组成的茂密森林,同时保持可接受的帧率。

单击 Edit Trees 按钮并且选择 Add Tree 命令,将弹出一个窗口,从中选择一种树木资源。

当一棵树被选中时,可以在地表上用绘制纹理或高度图的方式来绘制树木,按住 Shift 键可从区域中移除树木,按住 Ctrl 键则只绘制或移除当前选中的树木。树木绘制面板如下图所示。树木绘制工具选项如下表所示。

树木绘制面板

参 数 含 义 功 能
Setting 设置 设置树木绘制相关参数
Brush Size 笔刷尺寸 设置种植树时笔刷的大小
Tree Density 树木密度 设置树的间距
Tree Height 树木高度 设置树的高度,勾选Random选项,可以出现树木高度 在指定范围内随机变化的效果
Lock Width to Height 锁定树木的宽高比 锁定树木宽高比
Tree Width 树木宽度 设置树的宽度,勾选Random选项,可以出现树木宽度 在指定范围内随机变化的效果
Random Tree Rotation 树木随机旋转 设置树木随机旋转一定的角度

草和其他细节

一个地形表面可以有草丛和其他小物体,比如覆盖表面的石头。草地使用二维图像进行渲染来表现草丛,而其他细节从标准网格中生成。

在地形编辑器中单击 Edit Details 按钮,在出现的菜单中将看到 Add Grass Texture 和 Add Detail Mesh 选项,选择 Add Grass Texture,在出现的窗口中选择合适的草资源,如下图所示。草绘制工具选项如下表所示。

草绘制面板

参 数 含 义 功 能
Detail Texture 细节纹理 指定图片作为草的纹理
Min Width 最小宽度 设置草的最小宽度值
Max Width 最大宽度 设置草的最大宽度值
Min Height 最小高度 设置草的最小高度值
Max Height 最大高度 设置草的最大高度值
Noise Spread 噪波范围 控制草产生簇的大小
Healthy Color 健康颜色 设置草的健康颜色,此颜色在噪波中心处较为明显
Dry Color 干燥颜色 设置草的干燥颜色,此颜色在噪波中心处较为明显
Billboard 广告牌 草将随着摄像机同步转动,永远面向摄像机

地形设置

单击地形编辑器最右边的按钮可以打开地形设置面板,如下图所示。该面板用于设置地形参数,如下表所示。

地形设置面板
基本地形参数:

参 数 含 义 功 能
Draw 绘制 绘制地形
Pixel Error 像素容差 显示地形网格时允许的像素容差
Base Map Dist. 基本地图距离 设置地形高度的分辨率
Cast Shadows 投影 设置地形是否有投影
Material 材质 为地形添加材质

树和细节参数:

参 数 含 义 功 能
Draw 绘制 设置是否渲染除地形以外的对象
Detail Distance 细节距离 设置摄像机停止对细节渲染的距离
Detail Density 细节密度 设置细节密度
Tree Distance 树木距离 设置摄像机停止对树进行渲染的距离
Billboard Start 开始广告牌 设置摄像机将树渲染为广告牌的距离
Fade Length 渐变距离 控制所有树的总量上限
Max Mesh Trees 网格渲染树木最大数量 设置使用网格形式进行渲染的树木最大数量

风参数:

参 数 含 义 功 能
Speed 速度 风吹过草地的速度
Size 大小 同一时间受到风影响的草的数量
Bending 弯曲 设置草跟随风弯曲的强度
Grass Tint 草的色调 设置地形上的所有草和细节网格的总体渲染颜色

风域

地形中的草丛在运行测试时可以随风摆动,如果要实现树木的枝叶如同现实中一样随风摇摆的效果,就需要加入风域。

执行 GameObject→3D Object→Wind Zone 菜单命令,创建一个风域,风域的参数如下图所示,风域参数如下表所示。

风域

参 数 含 义 功 能
Mode 风域模式 设置风域模式:Directional模式下整个场景中的树木都受影 响,Spherical模式下只影响球体包裹范围内的树木
Main 主风 设置主要风力,产生风压柔和变化
Turbulence 湍流 设置湍流风,产生一个瞬息万变的风压
Pulse Magnitude 波动幅度 定义风力随时间的变化
Pulse Frequency 波动频率 定义风向改变的频率

风域不仅能实现风吹树木的效果,还能模拟爆炸时树木受到波及的效果。

需要注意的是,风域只能作用于树木,对其他游戏对象没有效果。场景中不同模式下的风域参数设置如下表所示。

实现的效果 参数
Main Turbulence Pulse Magnitude Pulse Frequency
轻风吹效果 1 0.1 1.0或以上 0.25
强气流效果 3 5 0.1 1.0

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