Unity 3D 使用高度图创建地形

在 Unity 3D 中编辑地形有两种方法：

通过地形编辑器编辑地形。

通过导入一幅预先渲染好的灰度图来快速地为地形建模。

地形上每个点的高度被表示为一个矩阵中的一列值。这个矩阵可以用一个被称为高度图（heightmap）的灰度图来表示。

灰度图是一种使用二维图形来表示三维的高度变化的图片。近黑色的、较暗的颜色表示较低的点，接近白色的、较亮的颜色表示较高的点。

通常可以用 Photoshop 或其他三维软件导出灰度图，灰度图的格式为 RAW 格式，Unity 3D 可以支持 16 位的灰度图。

Unity 提供了为地形导入、导出高度图的选项。

单击 Settings tool 按钮，找到标记为 Import RAW和 Export RAW 的按钮。

这两个按钮允许从标准 RAW 格式中读出或者写入高度图，并且兼容大部分图片和地表编辑器。

案例构思

在 Unity 3D 中支持 RAW 格式的高度图导入。

RAW 格式相当于各种图片格式的“源文件”，它的转换是不可逆的。

注：

在 Photoshop 软件中可以使用滤镜功能制作高度图。

本案例根据在 Photoshop 中制作好的高度图导入 Unity 3D 系统，自动生成地形。

案例设计

本案例通过 Photoshop 中制作好的高度图在 Unity 3D 中创建一个简单的地形，在地形参数列表里设置导入高度图的信息，导入的高度图地形效果。

案例实施

创建地形。执行 GameObject → 3D Object → Terrain 菜单命令。

在 Inspector 面板中单击 Import Raw 按钮添加地形，如下图所示。

设置地形参数。

进行测试，即可观察到基于高度图创建出来的地形效果。

参数列表

参数	含义	描述
`Depth`	深度	根据文件格式设置，可以是8位或16位。
`Width`	宽度	设置高度图的宽。
`Height`	高度	设置高度图的高。
`Byte Order`	字节顺序	根据文件格式设置，可以是`Mac`或`Windows`。
`Terrain Size`	地形大小	定义地形的大小。

Unity 3D 使用笔刷绘制地形

在 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。

刚创建的初始地表只有一块巨大的平面。Unity 3D 提供了一些归纳于地形菜单栏的工具，可供游戏开发者在该平面上创建很多地表元素。

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。

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（左边第二个）。

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。

Paint Height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——道路、平台和台阶等）都很方便。

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。参数列表如下：

参数	含义	描述
`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。

参数列表：

参数	含义	描述
`Brushes`	笔刷	设置笔刷的样式。
`Setting`	设置
`Opacity`	不透明度	设置笔刷绘制时的高度。
`Textures`	纹理	设置绘制地形纹理图片样式。
`Brush Size`	笔刷尺寸	设置绘制纹理的笔刷的大小。
`Target Strength`	目标强度	设置所绘制的贴图纹理产生的影响。

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。

参数列表：

参数	含义	描述
`Tree Density`	树木密度	设置树的间距。
`Setting`	设置
`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。
`Brush Size`	笔刷尺寸	设置种植树时笔刷的大小。
`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。

参数列表：

参数	含义	描述
`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。

基本地形参数：

参数	含义	描述
`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	描述
`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	描述
`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。

参数列表：

参数	含义	描述
`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。