【UnityURP視差貼圖技術解析】文章摘要：視差貼圖是UnityURP中通過動態UV偏移模擬凹凸細節的渲染技術，分為標準/陡峭/POM三種實現方式。標準版通過單次高度采樣計算偏移，適合移動端；陡峭版優化高落差表面表現；POM增加遮擋計算但性能開銷較大。技術核心是高度圖采樣和切線空間轉換，需注意避免除零問題。相比法線貼圖和置換貼圖，視差貼圖在性能與效果間取得平衡，適合風格化材質表現。URP中可通過Shader代碼實現，關鍵參數包括_HeightMap和_Parallax強度控制。

【從UnityURP開始探索游戲渲染】專欄-直達

Unity URP 視差貼圖介紹與分類

視差貼圖（Parallax Mapping）是一種通過動態偏移紋理坐標來模擬表面凹凸效果的渲染技術，主要用于增強低多邊形模型的細節表現。在Unity URP（Universal Render Pipeline）中，它通過高度圖（Height Map）和視角方向計算UV偏移，實現更真實的深度感，而無需增加模型頂點數量?。

?視差貼圖的核心分類?

?標準視差貼圖（Parallax Mapping）

• ?原理?：基于單次高度采樣計算UV偏移，性能消耗低但效果有限，適合移動端或性能敏感場景?。
• ?實現?：通過高度圖的灰度值（黑色為低點，白色為高點）和視角方向，在切線空間內偏移UV坐標，模擬遮擋效果?。
• ?示例?：URP中通過ParallaxOffset1Step函數實現單步偏移計算?。

  • ?關鍵參數?

    • _HeightMap：存儲高度信息的紋理（R通道）
    • _Parallax：控制凹凸強度的縮放系數（建議0.02-0.05）

  • ?切線空間轉換?

    • 使用URP內置函數GetVertexNormalInputs構建TBN矩陣，將視角方向轉換到切線空間

  • ?性能優化?

    • 單步偏移計算（ParallaxOffset）相比多步光線步進（如POM）性能更高，適合移動端

  • ParallaxLit.shader

    Shader "Universal Render Pipeline/ParallaxLit"
    {
        Properties
        {
            _MainTex("Albedo", 2D) = "white" {}
            _NormalMap("Normal Map", 2D) = "bump" {}
            _HeightMap("Height Map", 2D) = "white" {}
            _Parallax("Height Scale", Range(0, 0.1)) = 0.02
        }
    
        SubShader
        {
            Tags { "RenderPipeline"="UniversalPipeline" }
    
            HLSLINCLUDE
            #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Core.hlsl"
    
            TEXTURE2D(_MainTex);    SAMPLER(sampler_MainTex);
            TEXTURE2D(_NormalMap);  SAMPLER(sampler_NormalMap);
            TEXTURE2D(_HeightMap);  SAMPLER(sampler_HeightMap);
            float _Parallax;
    
            float2 ParallaxOffset(float3 viewDirTS, float height)
            {
                height = height * _Parallax - _Parallax * 0.5;
                return height * (viewDirTS.xy / (viewDirTS.z + 0.42));
            }
            ENDHLSL
    
            Pass
            {
                HLSLPROGRAM
                #pragma vertex vert
                #pragma fragment frag
    
                struct Attributes
                {
                    float4 positionOS : POSITION;
                    float2 uv : TEXCOORD0;
                    float3 normalOS : NORMAL;
                    float4 tangentOS : TANGENT;
                };
    
                struct Varyings
                {
                    float4 positionCS : SV_POSITION;
                    float2 uv : TEXCOORD0;
                    float3 viewDirTS : TEXCOORD1;
                };
    
                Varyings vert(Attributes IN)
                {
                    Varyings OUT;
                    VertexPositionInputs posInput = GetVertexPositionInputs(IN.positionOS.xyz);
                    OUT.positionCS = posInput.positionCS;
    
                    // 計算切線空間視角方向
                    VertexNormalInputs normInput = GetVertexNormalInputs(IN.normalOS, IN.tangentOS);
                    float3 viewDirWS = GetWorldSpaceViewDir(posInput.positionWS);
                    OUT.viewDirTS = TransformWorldToTangent(viewDirWS, normInput.tangentWS, normInput.bitangentWS, normInput.normalWS);
    
                    OUT.uv = IN.uv;
                    return OUT;
                }
    
                half4 frag(Varyings IN) : SV_Target
                {
                    // 采樣高度圖并計算UV偏移
                    float height = SAMPLE_TEXTURE2D(_HeightMap, sampler_HeightMap, IN.uv).r;
                    float2 offset = ParallaxOffset(normalize(IN.viewDirTS), height);
    
                    // 應用偏移后采樣紋理
                    float2 parallaxUV = IN.uv + offset;
                    half4 albedo = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, parallaxUV);
                    half3 normalTS = UnpackNormal(SAMPLE_TEXTURE2D(_NormalMap, sampler_NormalMap, parallaxUV));
    
                    return half4(albedo.rgb, 1);
                }
                ENDHLSL
            }
        }
    }
    

?陡峭視差貼圖（Steep Parallax Mapping）

• ?特點?：針對陡峭地形優化，通過多次采樣（如二分法）減少失真，適合高落差表面（如巖石、冰縫）?。
• ?實現?：在URP中結合光線步進（Raymarching）算法，逐層檢測高度圖以確定最終UV偏移?。

?視差遮擋貼圖（Parallax Occlusion Mapping, POM）

• ?優勢?：在標準視差基礎上增加遮擋計算，通過多次采樣模擬更精確的深度感，但性能開銷較高?。
• ?應用?：常用于風格化材質（如風化巖石、冰面裂縫），需配合高度圖和法線貼圖使用?。

?技術實現細節?

核心原理

• ?高度圖采樣?
  • 使用灰度圖（通常存儲在法線貼圖的Alpha通道）表示表面深度，黑色（0）為最低點，白色（1）為最高點。
• ?切線空間轉換?
  • 將視角方向從世界空間轉換到切線空間（通過TBN矩陣），確保偏移方向與模型表面法線對齊。
• ?UV偏移計算
  • 根據高度值和視角方向動態調整UV坐標，核心公式為? $offset=\frac{height \cdot viewDir_{xy}}{viewDir_z}$
  • 其中viewDir需歸一化，且需避免除零（通常添加小偏移量如viewDir.z + 0.42）

?URP中的Shader實現?

• 核心函數：ParallaxOffset1Step（單步偏移）或自定義光線步進算法?。

• 示例代碼（HLSL）：

  hlsl
  float2 ParallaxOffset(half3 viewDirTS, half height, half scale) {
      return height * (viewDirTS.xy / viewDirTS.z) * scale;
  }
  

?性能優化?

• 使用_Parallax參數控制強度，避免過度偏移導致穿幫?。
• 移動端建議采用標準視差貼圖，PC端可嘗試POM?。

?與其他貼圖技術的對比?

技術	原理差異	性能開銷	適用場景	優勢	局限性
法線貼圖	僅改變光照計算	低	通用細節增強	性能最優	平視視角易穿幫
視差貼圖	動態UV偏移模擬深度	中	風格化材質、地形	真實遮擋效果	陡峭邊緣可能失真
置換貼圖	實際修改頂點位置	高	高精度模型（如地形）	幾何級精度	需要曲面細分支持

?總結?

視差貼圖在URP中通過動態UV偏移和高度圖采樣，有效平衡了性能與視覺效果。根據需求選擇標準、陡峭或POM變種，可適配不同場景的細節要求?

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【從UnityURP開始探索游戲渲染】專欄-直達
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