粉絲團文章連結： https://www.facebook.com/life.is.kuso.game/posts/278181642573356 這個做法是看完GPU Pro7這本書的心得，在此要先感謝作者Anton Kai Michels跟Peter Sikachev。 這次要介紹的是古墓奇兵：崛起(Rise of the Tomb Raider)中的雪地 做法，有玩這遊戲的人可能會注意到，雪景做得還不錯。這系列的文章 將分成上、中、下三篇，上篇會先講解如何做出腳踏下的深度，中篇則 會介紹周圍隆起的雪堆計算方式，來讓場景顯得更真實，下篇則會說明 雪地的腳印痕跡如何隨時間恢復。 用於古墓奇兵的雪地做法，是一種被稱為延遲變形(deferred deformation) 的新技術，地形變形在實時渲染中，一直是個已知的未解決問題，以往 的解法呈現的細節不夠讓人覺得真實。而延遲變形則提供了一個有擴充 性、低記憶體、又可精細到公分等級的解決方案，並且在任何地形都能 呈現任意數量的變形，其細節不只能呈現走過的凹陷，甚至能呈現邊緣 被影響所造成的隆起，以及根據條件決定是否慢慢回填凹陷。 提到雪景， 蝙蝠俠：阿卡漢始源(Batman: Arkham Origins)的效果其 實很不錯(註一)，不過其雪景只發生在平面的地形，在此就不詳談，由 於GPU在DirectX 11中的硬體支援，這種技術基本上利用渲染流程中去 處理，因此能做出非常準確的變形，可是卻無法用在任意地形上，且只 會有凹陷而不會有邊緣的隆起。 （https://cdn-images-1.medium.com/max/1200/1*w539g2-wHVmSLvc-hd4K2Q.png） 在解說技術之前，需要先說明會用到的一些名詞，列舉如下： 雪地高度(snow height): 　要變形的雪地的垂直座標(通常為vertex.z) 變形點(deformation points): 　會造成變形的物件的3D座標位置 腳高度(foot height): 　變形點的垂直座標(通常為point.z) 拖曳凹陷(trail depression): 　拖曳痕跡的一部分，為雪地高度下踩下的部分 拖曳隆起(trail elevation): 　沿著拖曳痕跡產生的小凸起，當推開雪時應該自然產生的效果 變形高度映射(deformation heightmap): 　一張用來儲存變形的貼圖，32bit，1024*1024 凹陷深度(depression depth): 　(雪地高地-腳高度)的絕對值 變形著色器(deformation shader): 　將變形輸出到變形高度映射的著色器 填充著色器(fill shader): 　用來計算在暴風雪中回填拖曳痕跡的著色器 雪地著色器(snow shader): 　用於變形的雪的材質的著色器 想像一下原本的地形網格上，有一層雪的網格(mesh)，然後有不定數 量的動態物件造成雪地變形，而要渲染雪的變形時，我們必須先得知 動態物件、雪跟地形之間的高度關係，所以必須先利用從正上方俯視 的方式，將這兩層網格分別渲染到兩個高度映射來得知高度，然後再 將動態物件渲染到一個變形高度映射，取得其在雪跟地形之間的逼近 值(clamp)，當渲染雪的變形的時後，再從做好的變形高度映射取樣， 來取代雪原本的頂點與法線(normal)。 （作法的思路） （https://cdn-images-1.medium.com/max/1200/1*tal2N7TYFrmzW-X6r7XonQ.png） 而這個簡單的做法有兩個缺點，一是必須先從鳥勘視角渲染一次來做 出兩張高度映射，二是每個動態物件需要一個繪圖指令(draw call)， 解決的方式就是接下來要介紹的延遲變形。 延遲變形的思路，第一個就是不用先做一次雪網格的高度映射，而是 在雪的渲染流程中，去取用雪網格的頂點位置即是其高度，第二個是 變形的逼近值在被取樣時才計算，而非渲染時。所以精確的變形計算 是在渲染雪的時後，才稱之為延遲變形。重點是要將雪的高度從雪的 頂點著色器(vertex shader)，傳到雪的像素著色器(pixel shader)， 以計算每個像素的法線。其演算法如下： （延遲變形演算法概要） （https://cdn-images-1.medium.com/max/1200/1*M_xzTuHTQsm_BikvLawAqw.png） 延遲變形演算法中的一個重點就是：把變形當成一個二次曲線(quadratic curve)。藉由近似動態物件形狀的點，去計算其變形高度。算法如下： 　變形高度 = 點高度+ (到點的距離)平方 × 美術縮放值 這些變形點會被放到一個全域緩衝(buffer)，而每個變形著色器則會 被分配到變形點周圍32像素平方的區域(1.64 m平方)，然後利用原子 級同步最小值(atomic minimum)計算，輸出受影響的像素的變形高度 。由於可能有不同的動態物件去影響到同一個高度映射中的像素，所 以原子級同步取最小值是必須的。因為在DirectX 11中能夠做這種運 算的只有unordered access view(UAV)，其形態是32-bit integer， 因此變形高度映射的型態也必須是R32_UINT。 註一:如果對蝙蝠俠的做法有興趣，可以參考GDC的資料 (http://www.gdcvault.com/play/1020177/Deformable-Snow-Rendering-in-Batman) --

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