概述
- 凹凸贴图通过阴影提供了表面的凹凸感, 但是无法处理遮挡关系
- 视差贴图(也叫作高度贴图), 通过改变纹理的UV来提供遮挡的效果
- 如下图, 分别是无效果, 使用了凹凸贴图, 使用凹凸贴图和视差贴图的效果
图片来自: Unity Manuel - Heightmap
基本原理
- UV与切线空间
- 切线空间的3个坐标轴对应TBN: 切线, 副法线和法线
- X轴, 也就是切线, 对应UV的U
- Y轴, 也就是副法线, 对应UV的V
- 一个最简单的情况
- 一个平面, 需要整体上升高度h
- 那么平面上的一个点A, 在视角View下看到的内容应该是点A’(也就是点B)的内容, 如下图
- 此时只需要将U沿X方向移动(Vx / Vz) · h即可
- 同理, V沿Y方向移动(Vy / Vz) · h
- h由视差贴图(高度贴图)提供, [0, 1]的值要先映射为[-0.5, 0.5], 代表凹凸的程度
- 另外使用一个缩放值来控制高度
- 偏移量限制(Offset Limit)
- 视角接近平行于表面时, 此时Vz将趋于0, Vx / Vz将趋于无穷大
- 可以对公式进行修改来避免这个问题: Vx / (Vz + bias)
- Unity将这个bias设为0.42
陡峭视差映射(Steep Parallax Mapping)
- 对于Unity来说到上面这一步就已经结束了, 但是高度图不可能是等高的, 实际上的高度图是下面这样的. 对高度图采样获得的是H(A), 计算偏移应该使用H(B).
- 当高度变化很大时, 如下图, 此时H(A)和H(B)相差过大就会出现问题
- 主要思想是多次对高度图进行采样, 来逼近H(B)
图片来自: Jim’s GameDev Blog - 视差贴图（Parallax Mapping）
- 不管选择交点的左侧还是右侧高度, 都会造成分层的情况, 采样次数越少, 分层越明显, 一个优化是对左右采样的高度值进行插值, 这个技术叫做: 视差遮蔽映射(Parallax Occlusion Mapping)
参考