視差遮擋貼圖(POM)是一種高級渲染技術，通過光線步進算法精確計算視線與高度圖的交點，模擬復雜表面的幾何遮擋效果。相比標準視差貼圖，POM能更真實表現深度變化和自陰影，適用于高精度材質。其核心是分層深度檢測和動態采樣優化，根據視角動態調整采樣層數，并通過二分法逼近精確UV。Unity URP實現中，關鍵點包括動態采樣層數、光線步進循環和二分法優化。技術對比顯示POM精度最高但性能消耗較大，適合PC/主機平臺，移動端需減少采樣層數。建議高度圖使用法線貼圖的Alpha通道節省資源，控制_ParallaxScal

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

視差遮擋貼圖是視差貼圖技術的高階實現，通過?光線步進（Raymarching）算法?精確計算視線與高度圖的交點，模擬復雜表面（如磚墻、巖石）的幾何遮擋效果。相比標準視差貼圖，POM能更真實地表現深度變化和自陰影，適用于高精度材質表現。

核心原理

• ?分層深度檢測?將視線方向在切線空間分解為多層（通常8-15層），逐層采樣高度圖，通過二分法逼*視線與表面的交點。
• ?動態采樣優化?根據視角與法線的夾角動態調整采樣層數（**行視角增加層數，垂直視角減少層數），*衡精度與性能。
• ?遮擋關系重建?通過交點處的UV偏移修正紋理采樣位置，模擬凹凸表面的光線遮擋效果。

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Unity URP 實現示例與原理詳解

代碼關鍵點解析

• ?動態采樣層數?

  • 通過lerp(_MaxSamples, _MinSamples, saturate(dot(float3(0,0,1), viewDirTS)))實現視角自適應分層，優化性能。

• ?光線步進循環?

  • 循環比較當前層高度與采樣深度，找到首個交點區間，避免全精度遍歷。

• ?二分法優化?

  • 在初步交點區間內使用lerp插值計算精確UV，減少采樣次數。

• ParallaxOcclusionMapping.shader

  Shader "Universal Render Pipeline/POM"
  {
      Properties
      {
          _MainTex("Albedo", 2D) = "white" {}
          _NormalMap("Normal Map", 2D) = "bump" {}
          _HeightMap("Height Map", 2D) = "white" {}
          _ParallaxScale("Height Scale", Range(0, 0.1)) = 0.05
          _MinSamples("Min Samples", Int) = 8
          _MaxSamples("Max Samples", Int) = 15
      }
  
      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;
          int _MinSamples, _MaxSamples;
  
          float2 ParallaxOcclusionMapping(float3 viewDirTS, float2 uv)
          {
              // 動態計算采樣層數
              int numSamples = (int)lerp(_MaxSamples, _MinSamples, saturate(dot(float3(0,0,1), viewDirTS)));
              float layerHeight = 1.0 / numSamples;
              float2 deltaUV = _ParallaxScale * viewDirTS.xy / viewDirTS.z / numSamples;
  
              // 光線步進初始化
              float currentLayerHeight = 0;
              float2 currentUV = uv;
              float currentDepth = 1 - SAMPLE_TEXTURE2D(_HeightMap, sampler_HeightMap, currentUV).r;
  
              // 分層檢測
              [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;
              }
  
              // 二分法精確交點
              float2 prevUV = currentUV + deltaUV;
              float prevDepth = currentDepth - layerHeight;
              float weight = (currentLayerHeight - currentDepth) / (prevDepth - currentDepth);
              return lerp(currentUV, prevUV, weight);
          }
          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POM偏移后的UV
                  float2 pomUV = ParallaxOcclusionMapping(normalize(IN.viewDirTS), IN.uv);
  
                  // 采樣最終紋理
                  half4 albedo = SAMPLE_TEXTURE2D(_MainTex, sampler_MainTex, pomUV);
                  half3 normalTS = UnpackNormal(SAMPLE_TEXTURE2D(_NormalMap, sampler_NormalMap, pomUV));
  
                  return half4(albedo.rgb, 1);
              }
              ENDHLSL
          }
      }
  }
  

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技術對比與性能建議

特性	標準視差貼圖	陡峭視差貼圖	POM
?采樣次數?	單次	5-15次	8-15次+二分法
?陡峭表面精度?	低	中	高
?適用*臺?	移動端	PC/主機	高端PC
?推薦參數?	Scale=0.02	Scale=0.05	Scale=0.03-0.07

實際應用中需注意：

• 高度圖建議使用法線貼圖的Alpha通道節省資源
• 過高的_ParallaxScale可能導致邊緣拉伸，建議不超過0.1
• 移動端可減少_MaxSamples至8層以降低開銷

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