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Tessellation:Tessellation原理与历史

Tessellation基础

Tessellation定义

Tessellation, 或称为镶嵌,是一种数学和几何学的概念,指的是使用一个或多个几何形状,不重叠且无缝隙地覆盖一个平面或曲面的过程。在计算机图形学中,Tessellation常用于将复杂的几何模型转换为由简单多边形(如三角形)组成的网格,以便于渲染和处理。

基本形状与规则

基本形状

Tessellation可以使用多种基本形状,包括但不限于:

  • 正多边形:如正三角形、正方形、正六边形等,它们的边长相等,角度也相等。
  • 不规则多边形:边长和角度不完全相等的多边形,如矩形、菱形等。

规则

进行Tessellation时,需要遵循以下规则:

  • 不重叠:每个形状不能与其它形状重叠。
  • 无缝隙:形状之间不能留有空隙。
  • 连续性:形状的边界必须连续,形成一个完整的覆盖。

### Unity URP 渲染管线中的曲面细分置换贴图 #### 曲面细分在URP中的应用 在Unity的通用渲染管线(Universal Render Pipeline, URP)中,曲面细分技术可以显著提升模型表面细节的表现力。通过Hull Shader阶段,能够动态增加几何体上的顶点数量,使得原本简单的多边形网格变得更加平滑细腻。 对于三角形面片而言,在Hull Shader函数内部定义了一个结构`PatchTess`用来存储边缘以及内部分割系数[^3]: ```csharp struct PatchTess { float edgeFactor[3] : SV_TESSFACTOR; float insideFactor : SV_INSIDETESSFACTOR; }; ``` 这些参数决定了该面片被细分为多少个小三角形。具体来说,`edgeFactor`数组里的三个元素分别对应三条边各自要划分成几份;而`insideFactor`则影响中心区域内的分割密度。当设置较大的数值时,意味着更精细复杂的形状将会呈现出来。 为了使上述逻辑生效于URP项目里,需确保所使用的Shader支持并启用了硬件级别的tessellation特性,并且正确配置Material Inspector下的相应选项以允许执行这一过程。 #### 置换贴图的工作原理及其集成到URP的方法 置换映射是一种高级纹理映射形式,它不仅改变物体的颜色外观还会影响其实际三维形态。借助高度场数据,可以在像素级别上调整法线方向甚至位移整个片段的位置,进而创造出逼真的凹凸效果而不必额外添加大量静态几何信息。 要在URP环境中实现这样的功能,通常会涉及到自定义Surface Input或编写特定类型的Unlit/Lit Shaders来解析来自RGB通道携带的高度差值。下面是一个简化版的例子展示如何读取一张灰度图像作为输入源来进行基本的垂直偏移操作: ```hlsl // HLSL代码片段 sampler2D _DisplacementMap; // 置换贴图采样器声明 float _Strength; // 控制强度变量 void surf(Input IN, inout SurfaceOutputStandard o){ fixed4 dispTex = tex2D(_DisplacementMap, IN.uv_MainTex); float displacement = (dispTex.r * 2.0f - 1.0f) * _Strength; // 应用Y轴正向拉伸变形 o.Normal = UnpackNormal(tex2D(_BumpMap, IN.uv_BumpMap)); o.Position += o.Normal * displacement; } ``` 这段脚本首先获取了指定UV坐标处对应的灰色亮度等级,接着乘以用户设定的比例因子完成最终位置坐标的计算。值得注意的是,这里假设法线已经过预处理处于世界空间下,因此可以直接沿此方向施加变化量达到预期目的。 综上所述,虽然URP本身并不直接提供内置工具去便捷地开启这两项特效,但凭借强大的可编程接口完全可以根据需求灵活定制满足条件的效果。
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