在很多仿真和游戲應(yīng)用中都需要大規(guī)模地形，這樣會(huì)使3D環(huán)境似乎“無限大”，增加用戶的真實(shí)感，比如飛行模擬游戲。那么在Unity中如何實(shí)現(xiàn)大規(guī)模地形場(chǎng)景呢？官方中文論壇中有一個(gè)帖子講得比較在點(diǎn)，帖子地址在這里。總結(jié)起來有三點(diǎn)：地形分塊，動(dòng)態(tài)加載和卸載，內(nèi)存優(yōu)化。其中前兩點(diǎn)是最基本的。

最近一直在研究這個(gè)問題，也查了好多資料，博客、論壇，甚至一些科研論文，還并沒有發(fā)現(xiàn)一套完整的解決方案（也許Asset Store上有，不過并沒有找到免費(fèi)的）。于是決定在這里將研究過程中的一些思路和實(shí)施方法分享給諸位Unity開發(fā)者，我會(huì)根據(jù)研究的進(jìn)度不定時(shí)地更新這個(gè)系列。歡迎各位一起討論！

我采用WorldMachine來繪制地形，并分塊導(dǎo)出heightmap和texture。WorldMachine的使用暫時(shí)并沒有深入研究，而分塊導(dǎo)出的方法在WM手冊(cè)上描述的比較詳細(xì)。這一部分以后會(huì)單獨(dú)更一篇，現(xiàn)在我們暫且不論。那么有了heightmap和texture如何創(chuàng)建Unity地形，或者說是Terrain Object呢？這里介紹兩種方法：

1. 在Editor中手動(dòng)創(chuàng)建

這部分很多博客都有介紹，簡(jiǎn)單介紹，有幾個(gè)關(guān)鍵地方提一下。

創(chuàng)建Terrain對(duì)象，它自動(dòng)包含一個(gè)Terrain組件，包含了所有屬性設(shè)置。

點(diǎn)擊這個(gè)Import Raw...按鈕，導(dǎo)入你的高度圖，我從WM中導(dǎo)出的heightmap資源采用.r16格式（16位raw），選擇后彈出這個(gè)對(duì)話框：

Unity會(huì)自動(dòng)識(shí)別heightmap的一些信息。我的平臺(tái)選擇Windows（mac有什么不同呢？）。Terrain Size設(shè)置包括地形大小和高度，注意這個(gè)Y值是你希望的地形高度中最大值和最小值之間的差值，它決定了你的地形的整體高度。我一開始對(duì)這個(gè)值的存在有一點(diǎn)疑惑，直到方法2的實(shí)現(xiàn)才明白其中的細(xì)節(jié)（先按下不表）。另外一個(gè)最重要的地方，一定要勾選Flip Vertically，為什么呢？WM三維空間中采用右手系（y軸向上），而Unity采用左手系（y軸也向上），在二者x軸正向相同的情況下，z軸恰好反轉(zhuǎn)。如果沒有勾選這個(gè)選項(xiàng)，你的texture顯然就沒法用了。設(shè)置完畢后，效果如下：

加上貼圖也很簡(jiǎn)單，不過要將texture尺寸設(shè)置為和地形一樣的大小，最終效果如下：

如此，一塊地形就做好了，可以將它做成Prefab方便在場(chǎng)景中調(diào)用。不過這種方法的問題是，我的大地形可能要分許多塊，那我總不能每一塊都這樣手工做一遍吧...不管工作量是否允許，面對(duì)這種重復(fù)工作我們都應(yīng)該盡量去找到自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的方法！因此就有了方法2。

2. 通過Editor擴(kuò)展批量生產(chǎn)

不過說到底這個(gè)方法還是看的別人的，在Unity Community Wiki這個(gè)社區(qū)發(fā)現(xiàn)的一篇好帖，上鏈接。看完發(fā)現(xiàn)這個(gè)帖子是在Unity3版本時(shí)創(chuàng)建的，似乎現(xiàn)在這個(gè)社區(qū)都沒有什么人光顧了。

Unity允許對(duì)Editor功能進(jìn)行擴(kuò)展，方法是在Editor文件夾下創(chuàng)建腳本，使用的API大多在UnityEditor命名空間中，這樣我們可以用腳本代替一些手動(dòng)工作。它的意義在于腳本和一些配置文檔（比如txt，xml格式）作為靜態(tài)的存在，可以保存我們的編輯指令、設(shè)置、操作等，方便完成對(duì)多個(gè)不同對(duì)象的重復(fù)操作，簡(jiǎn)單來說就是說就是“自動(dòng)化”地“批量生產(chǎn)”。

現(xiàn)在，我們要編寫Editor Script來實(shí)現(xiàn)方法1中的工作。那么首先我們要查詢Script API文檔，搞明白地形創(chuàng)建的流程。地形的核心在于TerrainData，每一次我們?cè)趆iearchy視圖中創(chuàng)建一個(gè)Terrain對(duì)象時(shí)，Unity會(huì)自動(dòng)為它創(chuàng)建一個(gè)TerrainData類型的對(duì)象，如圖那個(gè)灰色的東西就是。

我們的heghtmap和texture都要交付于這個(gè)類型來實(shí)現(xiàn)。這里，我們先只介紹heightmap是如何加載進(jìn)TerrainData對(duì)象的。先上代碼：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
 
using UnityEditor;
using System.IO;
using System;
 
public class ImportTerrain : MonoBehaviour
{
 [MenuItem("AssetDatabase/ImportTerrain")]
 static void GenerateTerrain()
 {
  string terrainDataPath = "Assets/512Test/td.asset"; //路徑
  //創(chuàng)建TerrainData對(duì)象
  TerrainData terrainData = (TerrainData)AssetDatabase.LoadAssetAtPath(
   terrainDataPath, typeof(TerrainData));
  if (!terrainData)
  {
   terrainData = new TerrainData();
   AssetDatabase.CreateAsset(terrainData, terrainDataPath);
  }
  //地形設(shè)置
  Vector3 terrainSize = new Vector3(512, 250, 512); //地形的大小，最高、最低點(diǎn)的差值
  terrainData.size = terrainSize;
  terrainData.heightmapResolution = 513;
  float[,] height = new float[512, 512]; //地形高度數(shù)組
  //讀取高度文件
  FileInfo hmFile = new FileInfo(@"Assets/512Test/output_x0_y0.r16");
  FileStream hmFs = hmFile.OpenRead();
  const int BYTESIZE = 512 * 512 * 2;
  byte[] hmB = new byte[BYTESIZE];
  int result = hmFs.Read(hmB, 0, BYTESIZE); //讀取.r16字節(jié)流
  hmFs.Close();
  //賦值
  int i = 0;
  for (int x = 0; x < 512; x++)
  {
   for (int y = 0; y < 512; y++)
   {
    //注意兩點(diǎn)：
    //Windows字節(jié)序
    //右手系轉(zhuǎn)換到左手系
    height[511-x, y] = (hmB[i++] + hmB[i++] * 256.0f) / 65535.0f;
   }
  }
  terrainData.SetHeights(0, 0, height); //一切都是為了這個(gè)方法...
 }
}

這個(gè)腳本在Editor中添加了一個(gè)ImportTerrain按鈕，點(diǎn)擊這個(gè)按鈕會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)名為hd的TerrainData資源，有了這個(gè)資源我們可以在場(chǎng)景中使用腳本很方便地創(chuàng)建Terrain對(duì)象。這個(gè)功能實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)在于：如何從.r16格式的高度圖文件中提取我們需要的TerrainData.SetHeights方法的參數(shù)——一個(gè)二維float型數(shù)組。

首先，如何解析.r16文件？從WorldMachine中導(dǎo)出的.r16文件時(shí)一種二進(jìn)制文件，存儲(chǔ)了所有高度的字節(jié)，每個(gè)高度都有16位精度（而raw格式是8位）。比如從WM中導(dǎo)出一張分辨率為512*512的heightmap，格式存儲(chǔ)為.r16，這樣每個(gè)高度2byte，共512*512*2byte=512kb，查看一下.r16文件大小果然是這樣。那么使用.NET平臺(tái)的庫(kù)函數(shù)可以很方便地將這些字節(jié)讀取到內(nèi)存中，存儲(chǔ)為一個(gè)字節(jié)數(shù)組。

其次，如何解析這個(gè)字節(jié)數(shù)組？顯然每?jī)蓚€(gè)相鄰字節(jié)表示一個(gè)高度值，在Windows中字節(jié)序是低8位在前，高8位在后存儲(chǔ)（iOS正好相反）。從帖子中的代碼來看，.r16是按照行優(yōu)先存儲(chǔ)的，并且是以左上角為坐標(biāo)原點(diǎn)。還記得我們使用Editor中Import Heightmap按鈕時(shí)，彈出界面有一個(gè)Flipp y（翻轉(zhuǎn)y軸）的選項(xiàng)吧？沒錯(cuò)，我們的代碼要考慮左手系與右手系的不同。最后一點(diǎn)，地形高度數(shù)組的元素全部是介于0~1之間的float型數(shù)值。實(shí)際高度值還由最大高度和最小高度之間的差值決定，這個(gè)值在terrainData.size中設(shè)置。我們可以發(fā)現(xiàn)這里的實(shí)現(xiàn)，與方法1中高度圖對(duì)話框的設(shè)置之間具有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也能夠解釋方法1中我們留下的一些疑問。

總結(jié)一下，這個(gè)腳本只是我參照原貼中javascript腳本，用C#寫的測(cè)試腳本，存在著許多問題。比如，只實(shí)現(xiàn)了高度圖的導(dǎo)入，并沒有texture；代碼可能比較丑陋可靠性完全沒有考慮；并沒有結(jié)合配置文件來實(shí)現(xiàn)所謂的“批量生產(chǎn)”...就當(dāng)是一個(gè)初步研究成果吧，后續(xù)我會(huì)在項(xiàng)目中完善剩余的功能，編寫完整的代碼模塊。也希望繼續(xù)分享后續(xù)的Unity研究，歡迎各位開發(fā)者參與討論！

參考文獻(xiàn)（部分文中也有）：

1. 飛行模擬大地形方案

2. 方法2的原文鏈接

3. Unity Script API文檔

4. MSDN

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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