置換貼圖（Displacement Map）是一種通過修改頂點位置來實現表面凹凸細節的技術，與法線貼圖僅影響光照不同，它直接改變幾何形狀，適用于需要真實物理變形的場景。 技術原理與解決的問題 ?功能差

【從UnityURP開始探索游戲渲染】專欄-直達

置換貼圖（Displacement Map）是一種通過修改頂點位置來實現表面凹凸細節的技術，與法線貼圖僅影響光照不同，它直接改變幾何形狀，適用于需要真實物理變形的場景。

技術原理與解決的問題

?功能差異?：

• 置換貼圖通過灰度值控制頂點位移（白色凸起，黑色凹陷），相比法線貼圖能產生真實的輪廓陰影和遮擋效果，解決了低模表現高精度幾何細節的難題。

?性能權衡?：

• 需要細分曲面（Tessellation）支持，計算開銷大于法線貼圖，但視覺效果更真實。
  • 曲面細分參看

歷史發展節點

?早期階段?：

• 傳統Shader Model 5.0引入硬件細分曲面，Unity通過自定義Shader實現置換效果。

?URP集成?：

• URP 7.0+原生支持Decal Projector組件，簡化了貼花（含置換效果）的投影流程。
  • Decal Projector 參看

?優化演進?：

• 結合SRP Batcher減少Draw Call，提升實例化渲染效率。

原理示意圖：

• 置換流程：貼圖采樣 → 頂點偏移 → 細分曲面 → 像素著色
• 優化鏈路：SRP Batcher合并材質 → GPU Instancing處理動態實例

URP實現步驟

?材質配置?：

• 創建URP Lit Shader Graph，添加Tessellation和Displacement節點。
• 連接置換貼圖（R通道）到頂點偏移量，調整細分級。

?組件綁定?：

• 創建Decal Projector GameObject
• 分配置換材質
• 設置投影范圍（Size/Depth）和剔除層級

?腳本控制?（可選）：

csharp
// 動態修改置換強度
void Update() {
    decalProjector.material.SetFloat("_DisplacementScale", intensity);
}

彈孔效果實現

• 血跡/彈痕?：通過Decal Projector動態投射到場景物體，結合碰撞檢測確定UV坐標。

?貼圖生成?：

• 使用Substance Designer或Photoshop繪制灰度圖，白色區域表示彈孔凹陷深度。

?Shader Graph配置?：

• 添加Parallax Occlusion Mapping節點模擬深度偏移。
• 混合置換與法線貼圖增強細節。

?性能優化?：

• 啟用GPU Instancing減少相同材質的Draw Call。
• 使用MaterialPropertyBlock動態修改實例屬性。
• 優化參看

置換貼圖生成裂縫、巖石凸起

• ?地形細節?：與Terrain系統配合，在運行時置換頂點生成裂縫或巖石凸起。
• 通過置換貼圖動態修改地形頂點生成裂縫/巖石凸起的完整實現方案，結合Terrain系統與Shader Graph。

核心原理

• ?置換貼圖作用?：灰度圖控制頂點位移（白色凸起，黑色凹陷），需配合曲面細分（Tessellation）增加幾何精度
• ?URP適配?：通過Shader Graph的Tessellation節點和Height節點實現硬件細分與頂點偏移
• ?地形融合?：將置換Shader作為Terrain Layer材質，動態影響局部頂點

完整實現步驟

置換貼圖生成

• ?工具選擇?：使用Substance Designer或Photoshop繪制灰度圖（巖石凸起區域為白色，裂縫為黑色）
• ?規范要求?：
  • 分辨率：2048x2048（匹配地形尺寸）
    格式：PNG無損壓縮
    色彩空間：Linear

Shader Graph配置

• [Height Map] → [Sample Texture 2D] → [Remap(0-1 to -1-1)]
• [Tessellation]節點設置細分級別（Edge:16, Inside:8）
• [Parallax Occlusion]節點增強深度感知
• 混合法線貼圖與置換效果

Terrain系統集成

csharp
// C#腳本動態加載置換材質
void ApplyDisplacementToTerrain() {
    TerrainLayer layer = new TerrainLayer();
    layer.diffuseTexture = rockAlbedo;
    layer.normalMapTexture = rockNormal;
    layer.maskMapTexture = displacementMap;// 置換貼圖
    Terrain.activeTerrain.terrainData.terrainLayers = new TerrainLayer[]{ layer };
}

性能優化

• ?動態細分?：根據攝像機距離調整細分因子（UnityDistanceBasedTess）
• ?LOD控制?：超過50米后禁用置換效果
• ?批次合并?：啟用SRP Batcher減少Draw Call

動態裂縫生成

• ?運行時修改貼圖?：

  csharp
  // 通過RenderTexture實時繪制裂縫
  void UpdateCrackTexture(Vector3 hitPoint) {
      Graphics.Blit(crackBrush, displacementRT, displacementMat);
      Shader.SetGlobalTexture("_DynamicDisplacement", displacementRT);
  }
  

• ?Shader動態采樣?：

  hlsl
  float height = tex2Dlod(_DynamicDisplacement, float4(uv,0,0)).r;
  v.vertex.y += height * _DisplacementScale;
  

技術對比

方案	優點	缺點	適用場景
法線貼圖	性能開銷低	無真實幾何變形	小范圍表面細節
視差遮蔽映射	中等精度遮擋效果	高頻細節失真	磚墻/地板接縫
?置換貼圖?	真實幾何變形	需硬件細分支持	地形/大規模結構變形

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調試建議

• ?可視化模式?：啟用URP的Depth Normals Pass檢查細分效果
• ?參數調優?：
  • _TessellationEdgeLength：控制細分密度（建議值8-20）
    _DisplacementScale：位移強度（建議值0.1-2.0）

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