《Unity URP陡峭視差貼圖技術解析》介紹了進階的Steep Parallax Mapping技術，通過分層采樣高度圖解決標準視差貼圖在陡峭表面（如巖石、冰縫）的UV偏移失真問題。該技術采用5-15層動態采樣，利用光線步進算法精確計算視線與高度圖的交點，顯著提升遮擋效果和陡峭表面適應性。文章詳細講解了Unity URP實現方案，包括切線空間轉換、動態分層采樣機制和Shader代碼實現，并對比了標準與陡峭視差貼圖在采樣次數、表現效果和適用平臺上的差異。建議在PC/主機平臺結合法線貼圖使用，控制高度縮放參數

【從UnityURP開始探索游戲渲染】專欄-直達

陡峭視差貼圖（Steep Parallax Mapping）介紹

陡峭視差貼圖是標準視差貼圖的進階技術，通過?分層采樣高度圖?解決陡峭表面（如巖石、冰縫）的UV偏移失真問題。其核心原理是將視線方向在切線空間內分解為多層，逐層檢測高度差以確定最終采樣點，相比單次偏移計算能更精確地模擬遮擋關系。

核心優勢

• ?陡峭表面適應性?：通過光線步進（Raymarching）避免標準視差貼圖在接近平行視角時的拉伸失真
• ?動態分層采樣?：根據視角與法線夾角動態調整采樣層數（通常5-15層），平衡性能與精度
• ?遮擋效果增強?：精確計算視線與高度圖的交點，模擬更真實的深度遮擋

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Unity URP 實現示例與原理詳解

原理說明

• ?分層采樣機制?

  • 根據視角與表面法線的夾角動態分配5-15層采樣（numLayers），視角越平行層數越多
  • 每層高度差為layerHeight，通過循環逐層比較當前高度與采樣深度

• ?光線步進優化?

  • 使用deltaUV控制每步UV偏移量，避免標準視差貼圖的單次偏移過大問題
  • 通過currentLayerHeight >= currentDepth判斷終止條件，找到精確交點

• ?切線空間計算?

  • 通過URP內置函數TransformWorldToTangent轉換視角方向，確保偏移方向正確
  • 高度圖采樣值取反（1 - SAMPLE_TEXTURE2D）以匹配Unity的紋理坐標系

• SteepParallax.shader

  Shader "Universal Render Pipeline/SteepParallax"
  {
      Properties
      {
          _MainTex("Albedo", 2D) = "white" {}
          _NormalMap("Normal Map", 2D) = "bump" {}
          _HeightMap("Height Map", 2D) = "white" {}
          _ParallaxScale("Height Scale", Range(0, 0.1)) = 0.05
      }
  
      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 _ParallaxScale;
  
          // 陡峭視差映射核心函數
          float2 SteepParallaxMapping(float3 viewDirTS, float2 uv)
          {
              // 動態計算采樣層數（視角越平行層數越多）
              float minLayers = 5;
              float maxLayers = 15;
              float numLayers = lerp(maxLayers, minLayers, abs(dot(float3(0,0,1), viewDirTS)));
  
              // 每層高度步長
              float layerHeight = 1.0 / numLayers;
              float currentLayerHeight = 0;
  
              // UV偏移步長
              float2 deltaUV = _ParallaxScale * viewDirTS.xy / viewDirTS.z / numLayers;
              float2 currentUV = uv;
  
              // 初始高度采樣
              float currentDepth = 1 - SAMPLE_TEXTURE2D(_HeightMap, sampler_HeightMap, currentUV).r;
  
              // 光線步進循環
              [loop]
              for (int i = 0; i < 15; ++i)
              {
                  if (currentLayerHeight >= currentDepth) break;
                  currentUV -= deltaUV;
                  currentDepth = 1 - SAMPLE_TEXTURE2D(_HeightMap, sampler_HeightMap, currentUV).r;
                  currentLayerHeight += layerHeight;
              }
  
              return currentUV;
          }
          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;
  
                  // 轉換視角方向到切線空間
                  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
              {
                  // 計算陡峭視差UV偏移
                  float2 parallaxUV = SteepParallaxMapping(normalize(IN.viewDirTS), IN.uv);
  
                  // 采樣最終紋理
                  half4 albedo = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, parallaxUV);
                  half3 normalTS = UnpackNormal(SAMPLE_TEXTURE2D(_NormalMap, sampler_NormalMap, parallaxUV));
  
                  return half4(albedo.rgb, 1);
              }
              ENDHLSL
          }
      }
  }
  

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性能與效果對比

維度	標準視差貼圖	陡峭視差貼圖
?采樣次數?	單次采樣	5-15次分層采樣
?陡峭表面表現?	易失真	精準遮擋
?適用平臺?	移動端	PC/主機
?推薦參數?	_ParallaxScale=0.02	_ParallaxScale=0.05

實際應用中，建議在URP材質中同時使用法線貼圖和陡峭視差貼圖，并控制_ParallaxScale不超過0.1以避免性能瓶頸

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