CN113546410A - 地形模型渲染方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种地形模型渲染方法、装置、电子设备和存储介质，包括：获取遮罩贴图，所述遮罩贴图用于表征在所述地形模型的地表材质；从所述遮罩贴图的指定颜色通道中提取出高度数据；所述高度数据用于表征地表材质在游戏场景中的局部细节高度；根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据；根据所述目标高度数据对所述地形模型的顶点重新定位，并对顶点重新定位后的所述地形模型进行渲染。本发明实施例利用遮罩贴图中的高度数据对地形模型的顶点重新定位后渲染，得到各个视觉角度下更加真实的视觉效果。

Description

地形模型渲染方法、装置、电子设备和存储介质

技术领域

本发明实施例涉及渲染技术领域，特别是涉及一种地形模型渲染方法、一种地形模型渲染装置、电子设备和存储介质。

背景技术

随着计算机技术的发展，图形处理技术也在迅猛发展，在终端设备上呈现的画面也越来越精美。目前，三维模型由于具立体感和真实感，因此广泛应用于游戏娱乐、动画影视以及虚拟现实等领域中。通过对三维模型进行渲染，能够给观看者造成视觉误差，带给观看者更为真实的视觉感受。例如，在游戏场景中地形模型进行渲染，可以为观看者提供更为真实的地形环境。

具体地，渲染可以分为两种，一是游戏中的实时渲染(Real-time Rendering)，二是动画电影中的离线渲染(Offline Rendering)，游戏因为需要保证渲染速度而不得不在画质上做出妥协，动画影视则可以为了追求真实感而不计成本。

在游戏中，目前通过渲染游戏场景中的地形模型，能够在一定程度上满足了游戏场景中对地形的地表质感表现的需求，尤其顶视角俯视的游戏，但是，对于第一人称游戏或者第三人称过肩视角的游戏，地形大部分时候是从侧面的视觉角度展示为主，而当从侧面观看地形时，原本渲染实现的突起效果，就会显得没有那么真实。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种地形模型渲染方法和相应的一种地形模型渲染装置、电子设备、存储介质。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种地形模型渲染方法，所述方法包括：

获取遮罩贴图，所述遮罩贴图用于表征所述地形模型的地表材质；

从所述遮罩贴图的指定颜色通道中提取出高度数据；所述高度数据用于表征所述地表材质在所述地形模型中的局部细节高度；

根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据；

根据所述目标高度数据对所述地形模型的顶点重新定位，并对顶点重新定位后的所述地形模型进行渲染。

可选地，在从所述遮罩贴图的指定颜色通道中提取出高度数据之后，所述方法还包括：将所述高度数据依次存入指定空白图的颜色通道中，所述颜色通道包括红色通道、绿色通道、蓝色通道和阿尔法通道。

可选地，在根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据之前，所述方法还包括：

对所述地形模型进行曲面细分，得到曲面细分后的所述地形模型；其中，曲面细分后的所述地形模型的顶点数量大于未曲面细分前的所述地形模型的顶点数量。

可选地，所述对所述地形模型进行曲面细分，得到曲面细分后的所述地形模型，包括：

根据虚拟摄像机与所述地形模型之间的距离确定曲面细分级别，所述曲面细分级别用于表征对所述地形模型的顶点的细分程度；

按照所述曲面细分级别对所述地形模型进行曲面细分，得到曲面细分后的所述地形模型。

可选地，所述根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据，包括：

将所述高度数据与地形绘制数据进行点乘，得到所述地形模型的顶点的目标高度数据；所述地形绘制数据用于表征各种所述地表材质在所述地形模型中的分布情况。

可选地，所述根据所述目标高度数据对所述地形模型的顶点重新定位，并对顶点重新定位后的所述地形模型进行渲染，包括：

将所述目标高度数据与所述地形模型的顶点的顶点法线方向和指定控制系数相乘，得到所述地形模型的顶点在所述顶点法线方向的偏移数据；

采用所述偏移数据调整所述地形模型的顶点；

获取针对所述地形模型的地形贴图，采用所述地形贴图对顶点调整后的所述地形模型进行渲染，所述地形贴图包括颜色贴图、法线贴图和遮罩贴图。

可选地，应用于游戏引擎Unity2019的通用渲染管线，所述指定颜色通道为蓝色通道；其中，所述遮罩贴图的红色通道中记录金属度，阿尔法通道中记录粗糙度，绿色通道中记录环境遮蔽光，蓝色通道中记录高度数据。

可选地，在根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据之前，所述方法还包括：

在确定所述地形模型无需采用遮罩贴图进行渲染，或者所述地形模型为通过通用渲染管线进行渲染时，获取预设高度数据作为高度数据。

本发明实施例还公开了一种地形模型渲染装置，所述装置包括：

遮罩贴图获取模块，用于获取遮罩贴图，所述遮罩贴图用于表征所述地形模型的地表材质；

高度数据提取模块，用于从所述遮罩贴图的指定颜色通道中提取出高度数据；所述高度数据用于表征所述地表材质在所述地形模型中的局部细节高度；

目标高度数据确定模块，用于根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据；

重新定位模块，用于根据所述目标高度数据对所述地形模型的顶点重新定位，并对顶点重新定位后的所述地形模型进行渲染。

可选地，所述装置还包括：高度数据存储模块，用于将所述高度数据依次存入指定空白图的颜色通道中，所述颜色通道包括红色通道、绿色通道、蓝色通道和阿尔法通道。

可选地，所述装置还包括：曲面细分模块，用于对所述地形模型进行曲面细分，得到曲面细分后的所述地形模型；其中，曲面细分后的所述地形模型的顶点数量大于未曲面细分前的所述地形模型的顶点数量。

可选地，所述曲面细分模块，用于根据虚拟摄像机与所述地形模型之间的距离确定曲面细分级别，所述曲面细分级别用于表征对所述地形模型的顶点的细分程度；按照所述曲面细分级别对所述地形模型进行曲面细分，得到曲面细分后的所述地形模型。

可选地，所述目标高度数据确定模块，用于将所述高度数据与地形绘制数据进行点乘，得到所述地形模型的顶点的目标高度数据；所述地形绘制数据用于表征各种所述地表材质在所述地形模型中的分布情况。

可选地，所述重新定位模块，用于将所述目标高度数据与所述地形模型的顶点法线方向和指定控制系数相乘，得到所述地形模型的顶点在所述顶点法线方向的偏移数据；采用所述偏移数据调整所述地形模型的顶点；获取针对所述地形模型的地形贴图，采用所述地形贴图对顶点调整后的所述地形模型进行渲染，所述地形贴图包括颜色贴图、法线贴图和遮罩贴图。

可选地，应用于游戏引擎Unity2019的通用渲染管线，所述指定颜色通道为蓝色通道；其中，所述遮罩贴图的红色通道中记录金属度，阿尔法通道中记录粗糙度，绿色通道中记录环境遮蔽光，蓝色通道中记录高度数据。

可选地，所述装置还包括：高度数据获取模块，用于在确定所述地形模型无需采用遮罩贴图进行渲染，或者所述地形模型为通过通用渲染管线进行渲染时，获取预设高度数据作为高度数据。

本发明实施例公开了一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的地形模型渲染方法的步骤。

本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的地形模型渲染方法的步骤。

本发明实施例包括以下优点：

在本发明实施例中，获取用于渲染地形模型的遮罩贴图，然后从遮罩贴图的指定颜色通道中提取出高度数据，根据高度数据确定针对地形模型的顶点的目标高度数据，然后根据目标高度数据对地形模型的顶点重新定位，并对顶点重新定位后的地形模型进行渲染。本发明实施例利用遮罩贴图中的高度数据，对地形模型的顶点重新定位，重新定位的地形模型的顶点与遮罩贴图的细节相匹配，提升从侧面观看时地形模型的可信度，因此再对重新定位顶点后的地形模型进行渲染，可以增加地形模型的凹凸效果，使得在各个视觉角度下都能够得到更加真实的视觉效果，进而提高玩家的游戏体验。

附图说明

图1是一种从顶视角俯视地形模型的示意图；

图2是一种从侧向观察地形模型的示意图；

图3是本发明的一种地形模型渲染方法实施例的步骤流程图；

图4是本发明的一种用于表现地表质感的贴图示意图；

图5是本发明的一种着色器的基础设置的示意图；

图6是本发明的一种曲面细分级别的示意图；

图7是本发明的一种在游戏场景中的曲面细分级别的示意图；

图8a-图8c是本发明的一种遮罩贴图的高度数据的处理示意图；

图9是本发明的一种渲染后的地形模型的比对示意图；

图10是本发明的一种地形模型渲染装置实施例的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在游戏运行时，硬件需要在短时间内渲染多帧画面，例通常是每秒钟60张以上，这种快速渲染的需求，使得模型制作时只能使用较低面数的地形模型，但是存在的问题是，无法表达地形表面细致的起伏效果，因此在相关方案中，通过一张法线贴图来记录底面数模型和高面数模型之间的表面法线方向的差异，后期再通过着色器中对光线的反射方向处理，来使观看者产生错觉，以此增加低面数模型表面的细节。

参照图1，通过法线贴图可以满足一定程度的地表质感表现的需求，但是，参照图2，对于第一人称游戏或者第三人称过肩视角的游戏，地形模型大部分时候是以一个侧向的视觉角度展示为主，当从侧面观看时，原本通过法线贴图实现的“虚假”的突起效果，就显得没有那么真实，对于游戏玩家体验效果不佳。

造成上述现象的原因是，在观看时的突起效果是着色器通过法线贴图中的偏转信息对光线入射到模型表面后的出射方向进行调整，人为造成突起部分的向光面和背光面的明暗区别，从而造成地形模型的石块是突起的光影错觉。但在实际上，地形模型依旧是一个平面，并没有真正的突出，所以从侧面观看时，就很容易发现地形模型没有突出这个事实，这也是很多游戏的地表质感无法得到本质提升的根本原因。综上，目前在相关方案中，在侧面观看时，无法让玩家信服所观察到的地形模型是一个真实地环境。

针对上述问题，本发明实施例提出了一种地形模型渲染方法，用于解决Unity2019版本通用渲染管线中地形模型从侧面观看不够立体的这一短板，使得地形模型的高度根据贴图细节发生真实的顶点位移，提升地形模型从侧面观看时的可信度，在各个视觉角度上看起来更加真实。具体来说，本发明实施例重新编写着色器，替换原有地形系统的着色器，进一步地，在继承原有着色器的既有功能的基础上，增加曲面细分功能Tessellation，并且利用地形系统传入着色器的遮罩贴图的蓝色通道存放高度数据，将曲面细分后的地形模型的顶点进行重新定位，使得地形模型可以根据遮罩贴图产生真实细致的突起，从而更好表现出真实地形的高低起伏效果。

本发明实施例中的地形模型渲染方法可以运行于终端设备或者是服务器。其中，终端设备可以为本地终端设备。当地形模型渲染方法运行于为服务器时，可以为云游戏。

在一可选的实施方式中，云游戏是指以云计算为基础的游戏方式。在云游戏的运行模式下，游戏程序的运行主体和游戏画面呈现主体是分离的，地形模型渲染方法的储存与运行是在云游戏服务器上完成的，云游戏客户端的作用用于数据的接收、发送以及游戏画面的呈现，举例而言，云游戏客户端可以是靠近用户侧的具有数据传输功能的显示设备，如，移动终端、电视机、计算机、掌上电脑等；但是进行游戏数据处理的终端设备为云端的云游戏服务器。在进行游戏时，玩家操作云游戏客户端向云游戏服务器发送操作指令，云游戏服务器根据操作指令运行游戏，将游戏画面等数据进行编码压缩，通过网络返回云游戏客户端，最后，通过云游戏客户端进行解码并输出游戏画面。

在一可选的实施方式中，终端设备可以为本地终端设备。本地终端设备存储有游戏程序并用于呈现游戏画面。本地终端设备用于通过图形用户界面与玩家进行交互，即，常规的通过电子设备下载安装游戏程序并运行。该本地终端设备将图形用户界面提供给玩家的方式可以包括多种，例如，可以渲染显示在终端的显示屏上，或者，通过全息投影提供给玩家。举例而言，本地终端设备可以包括显示屏和处理器，该显示屏用于呈现图形用户界面，该图形用户界面包括游戏画面，该处理器用于运行该游戏、生成图形用户界面以及控制图形用户界面在显示屏上的显示。

参照图3，示出了本发明的一种地形模型渲染方法实施例的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤301、获取遮罩贴图，所述遮罩贴图用于表征所述地形模型的地表材质。

步骤302、从所述遮罩贴图的指定颜色通道中提取出高度数据，所述高度数据用于表征所述地表材质在所述地形模型中的局部细节高度。

步骤303、根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据。

步骤304、根据所述目标高度数据对所述地形模型的顶点重新定位，并对顶点重新定位后的所述地形模型进行渲染。

在终端设备上运行游戏应用，并在终端设备的触控显示器上渲染图形用户界面，图形用户界面所显示的内容至少部分地包含一局部或全部的游戏场景，游戏场景的具体形态可以是方形，也可以是其它形状(比如，圆形等)。具体地，游戏场景中包括三维的地形模型，该地形模型用于在游戏场景中表现山地、林地和平地等地形，可以通过图形用户界面所呈现，所呈现的内容可以包含地形模型的全部，也可以是地形模型的局部。

作为一个具体示例，本发明实施例可以应用于游戏引擎Unity中。Unity是实时3D互动内容创作和运营平台，能够让包括游戏开发、美术、建筑、汽车设计、影视在内的所有创作者，借助Unity将创意变成现实，例如实现三维游戏、建筑可视化、实时三维动画等，是一个全面整合的专业游戏引擎。通过Unity中的地形系统，可以高效地铺设游戏场景中的地表材质，从而实现不同的地表质感等等，是游戏场景制作中不可或缺的重要工具。

在Unity中的着色器(Shader)，是用来表达光线在地形模型的表面产生作用的并且运行在显卡上的代码片段。在实际应用中，通过编写着色器可以在游戏场景中实现所需的地表质感。作为一个具体示例，针对一些常见物体，比如金属、石块、塑料等材质，将地表质感抽象成不同的参数，然后着色器利用参数对游戏场景中的地形模型进行渲染，从而在游戏场景中实现对应的地表质感。具体地，参数可以包括表面颜色、金属度和粗糙度等，其中，表面颜色用于表达物体的颜色分布，金属度用于表达物体表面的导电程度，粗糙度用于表达物体表面是光滑表面还是粗糙表面。在Unity中，表面颜色可以通过颜色贴图记录，金属度可以通过金属度贴图记录，粗糙度可以通过粗糙度贴图记录。

在游戏运行时，需要在短时间内渲染多帧游戏画面，通常是每秒钟60帧以上，因此在Unity中还制作了法线贴图，法线贴图是可以应用到3D表面的特殊纹理，使地形模型的每个平面的各像素具有更多的表面信息，能够在地形模型的表面，创建出更多的立体视觉效果。具体地，法线贴图可以记录底面数模型和高面数模型之间的表面法线方向的差异，后期着色器利用法线贴图来处理光线的反射方向，使观看者产生错觉，以此增加了低面数模型表面的细节。

在真实环境中，光线会在物体间反射，照亮背光处。可以理解，在物体表面的转折处或缝隙中，必然会有更少的光线能够到达这些地方，因此物体的折角处通常较暗，这种现象被称为环境遮蔽光(AO，Ambient Occlusion)。AO的存在使得观察者能够察觉到物体的体积感和表面的各种转折。同时，依旧是因为快速渲染的需求，使得光线计算无法像电影级别的渲染一样，真实并且快速地计算光线在物体间的各种反弹，因此也需要将AO提前烘焙到一张贴图上，用黑白信息来记录，即不受环境遮蔽的表面被记录为纯白色(例如朝向天空的表面)，完全被遮蔽的部分被记录为纯黑色(例如被压在下面的，与地面基础的物体表面)，然后用中间的灰度值记录不同程度的遮蔽状态。其中，用于记录AO的贴图为AO贴图。

综上可知，在Unity中对于地表材质，可以通过颜色贴图、法线贴图、金属度贴图、粗糙度贴图和AO贴图，这五张贴图来记录相关信息。其中，颜色贴图和法线贴图需要用到多个颜色通道，金属度贴图、粗糙度贴图和AO贴图则只需要使用单通道的灰度数值来记录相关信息。因此，在Unity中，将金属度贴图、粗糙度贴图和AO贴图这三张贴图，存放在一张图片的三个颜色通道中，具体地，金属度放在红色通道里，粗糙度放在Alpha(阿尔法)通道里，AO放在绿色通道中，形成遮罩贴图(Mask贴图)。因此，在本发明实施例中，着色器可以采用颜色贴图、法线贴图和遮罩贴图这三张贴图表达地形的地形质感。参照图4，为了实现地表质感，预先制作好多套贴图，每一套贴图用来表现一种地形质感，一套贴图中可以包含颜色贴图、法线贴图和遮罩贴图。

作为一个示例，本发明实施例的Unity可以为Unity2019版本，并具体应用于Unity2019版本中的通用渲染管线(URP，Universal RenderPipeline)中。在Unity2019版本的URP中，用到了颜色贴图、法线贴图和遮罩贴图，其中，遮罩贴图中的红色通道用于记录的金属度、绿色通道用于记录AO、Alpha通道用于记录粗糙度，将这些信息传递给着色器，通过着色器完成对地形模型渲染，在游戏场景中完成地表质感的表现。

在上述对于遮罩贴图的颜色通道的应用可以发现，在URP中遮罩贴图中的蓝色通道没有被使用，因此在遮罩贴图中的蓝色通道中，本发明实施例记录了贴图的高度数据。为了能够提取遮罩贴图中的高度数据，本发明实施例，制作新的着色器替换原有的地形着色器，其中，着色器可以通过有很多工具可以制作，例如Unity插件Amplify ShaderEditor，也可以直接使用代码编辑器Visual Studio编写着色器代码，本发明实施例对此无需加以限制。其中，Amplify ShaderEditor是Unity中的一个第三方插件，用编辑节点的形式制作shader，插件会在后台生成着色器代码。大大提升技术美术制作着色器的效率，可以让技术美术专心于着色器算法的实现问题，避免被各种代码的编译错误问题纠缠。

在本发明实施例中，遮罩贴图是用于在游戏场景中表现地形模型的地表材质的数据，通过不同的地表材质能够表现出不同的地形质感，例如金属度或者粗糙度等表面质感。其中，指定颜色通道为蓝色通道，在遮罩贴图中的蓝色通道中保存有高度数据，高度数据是描述遮罩贴图对应地形模型的局部细节高度。

需要注意的是，地形模型本身有一个原始高度，原始高度由Unity软件中记录的更宏观的、精度更低的高度贴图来完成绘制，而本发明实施例可以在地形模型本身原始高度的基础上，利用遮罩贴图的指定颜色通道的局部细节高度，对地形模型的原始高度进行的更细节的高低起伏的处理，因此如果能够利用高度数据渲染地形模型，能够使得在各个角度，包括侧面观看地形模型时更加真实。

其中，地形绘制数据是场景编辑人员绘制的各地形材质在游戏场景中的分布情况。具体地，根据高度数据与游戏场景的地形绘制数据，可以确定针对地形模型的顶点的目标高度数据，然后，就可以利用目标高度数据对地形模型的顶点重新定位，使得地形模型的顶点与贴图的细节相匹配，因此对重新定位顶点后的地形模型进行渲染，能够使得在游戏场景中的地形更加真实。

在上述地形模型渲染方法中，获取用于渲染地形模型的遮罩贴图，然后从遮罩贴图的指定颜色通道中提取出高度数据，根据高度数据确定针对地形模型的顶点的目标高度数据，然后根据目标高度数据对地形模型的顶点重新定位，并对顶点重新定位后的地形模型进行渲染。本发明实施例利用遮罩贴图中的高度数据，对地形模型的顶点重新定位，重新定位的模型的顶点与贴图的细节相匹配，提升从侧面观看时地形模型的可信度，再对重新定位顶点后的地形模型进行渲染，增加了地形模型的凹凸效果，使得在各个视觉角度下都能够得到更加真实的视觉效果，进而提高玩家的游戏体验。

在一示例性实施例中，所述方法还可以包括如下步骤：将所述高度数据依次存入指定空白图的颜色通道中，所述颜色通道包括红色通道、绿色通道、蓝色通道和阿尔法通道。

具体地，遮罩贴图可以为一张或者多张，一张遮罩贴图可以代表一种地形质感。从每张遮罩贴图中的指定颜色通道，即蓝色通道提取高度数据后，形成一组或者多组的单通道黑白数据，将单通道黑白数据依次存入一张空白图的颜色通道中，就可以得到一张新图。

其中，着色器可以支持多种类型的地表材质，每种地表材质用于在游戏场景中表现不同的地形质感。举例来说，假设着色器支持4种类型的地表材质，每种类型的地表材质都会有一张遮罩贴图，每张遮罩贴图都会用蓝色通道存储对应地表的高度数据，因此从四张遮罩贴图中可以提取出4套单通道的高度数据，然后将这4套高度数据依次存入到一张空白图的颜色通道中，即红色通道(R)、绿色通道(G)、蓝色通道(B)和阿尔法通道(A)中，从而形成一张存储有高度数据的新图。

在上述示例性实施例中，从不同地表材质对应的遮罩贴图中提取出高度数据后，将高度数据依次存入到一张空白图的颜色通道中，由于无需使用多张空白图来存储高度数据，减少存储空间的占用，避免造成系统出现卡顿。

在一示例性实施例中，在所述步骤103、根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据之前，所述方法还可以包括如下步骤：对所述地形模型进行曲面细分，得到曲面细分后的所述地形模型；其中，曲面细分后的所述地形模型的顶点数量大于未曲面细分前的所述地形模型的顶点数量。

其中，曲面细分是指在地形模型的顶点与顶点之间自动嵌入新的顶点，在地形模型中插入大量新的顶点之后，地形模型的曲面会被分得非常细腻，使得模型细化，表面更加平滑致密。

具体地，本发明实施例可以地形模型进行曲面细分，使得曲面细分后的地形模型的顶点数量，大于未曲面细分的地形模型的顶点数量，此时再利用高度数据对曲面细分后的地形模型进行重新定位，并对重新定位后的地形模型进行渲染，那么可以进一步提升地表质感。

参照图5，是本发明的一种着色器的基础设置的示意图，本发明实施例制作了好了地形模型的着色器后，可以按照需求对该着色器进行基础设置，比如勾选曲面细分Tessellation的功能选项，那么在将会对地形模型进行曲面细分。

在一示例性实施例中，所述游戏场景中包括虚拟摄像机，所述对所述地形模型进行曲面细分，得到曲面细分后的所述地形模型，可以包括如下步骤：根据所述虚拟摄像机与所述地形模型之间的距离确定曲面细分级别，所述曲面细分级别用于表征对所述地形模型的顶点的细分程度；按照所述曲面细分级别对所述地形模型进行曲面细分，得到曲面细分后的所述地形模型。

在本发明实施例中，考虑到距离虚拟摄像机的距离越远，玩家相对不会观察的比较仔细，并且由于曲面细分的越多，对显卡(GPU，Graphics Processing Unit)的负担也会相对加重，因此为了在能够实现较好的视觉效果，对与虚拟摄像机不同距离的地形模型，采用不同的曲面细分级别(曲面细分类型)进行曲面细分处理。

具体地，本发明实施例在对地形模型进行曲面细分之前，先确定对地形模型的曲面细分类别，该类别可以根据地形模型到虚拟摄像机的距离远近动态调整，曲面细分级别越高，细分出来的顶点越多，表现得效果越细腻，反之，曲面细分级别越低，细分出来的顶点越少，表现得效果越粗糙。作为一个具体示例，参照图6，其中黑色方块表示虚拟摄像机，可以看出，距离虚拟摄像机越近，曲面细分的顶点数量越多，反之，距离虚拟摄像机越远，曲面细分的顶点数量越少。

作为一个具体示例，参照图7，是本发明的一种在游戏场景中的曲面细分级别的示意图，基于与虚拟摄像头的距离确定曲面细分级别，该类型可以根据地表到摄像机的距离远近动态调整细分的级别，从图中可以看出，与虚拟摄像头的距离越近，曲面细分级别越高，细分出来的顶点越多，表现得效果越细腻。

在上述示例性实施例中，通过对地形模型进行曲面细分，使得顶点数量较低的地形模型的顶点数量增加，从而可以满足地表细节高低起伏的表达。具体地，通过在着色器中加入曲面细分功能，在GPU层面将原有顶点细分，增加模型顶点数量，使其满足细节凹凸的表达。进一步地，考虑到GPU的负担，因此还将基于距离来确定对地形模型的曲面细分级别，使得距离较远的地形模型无需细分太多的顶点，距离较近的地形模型则细分大量的顶点，在避免GPU负担过重的情况下，调整了地形模型的顶点数量，使得地形模型的顶点能够满足细节凹凸的表达。

在一示例性实施例中，所述步骤103、根据所述高度数据与所述游戏场景的地形绘制数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据，可以包括如下步骤：将所述高度数据与所述游戏场景的地形绘制数据进行点乘，得到所述地形模型的顶点的目标高度数据。

具体地，对于高度数据，可以将高度数据与游戏场景的地形绘制数据进行点乘，即可得到地形模型的顶点的目标高度数据，从而可以利用目标高度数据对地形模型的顶点进行重新定位。

在上述示例性实施例中，可以通过将高度数据与地形绘制数据点乘，来确定游戏场景中地形模型的顶点对应目标高度数据，来对地形模型的顶点进行调整，无需大量计算，减少了系统的负担。

在一示例性实施例中，所述步骤104、根据所述目标高度数据对所述地形模型的顶点重新定位，对重新定位顶点后的所述地形模型进行渲染，可以包括如下步骤：将所述目标高度数据与所述地形模型的顶点的顶点法线方向和指定控制系数相乘，得到所述地形模型的顶点在所述顶点法线方向的偏移数据；采用所述偏移数据调整所述地形模型的顶点；获取针对所述地形模型的地形贴图，采用所述地形贴图对调整顶点后的所述地形模型进行渲染，所述地形贴图包括颜色贴图、法线贴图和遮罩贴图。

具体地，对于目标高度数据，该目标高度数据(0～1的范围)重新对应到-1～1的范围上，再与地形模型的顶点顶点法线方向相乘后，再乘以一个可以被制作人员控制的指定控制系数，从而得到顶点在顶点法线方向上的偏移数据，然后就可以利用偏移数据控制地形模型的顶点进行偏移。

在实际应用中，可以预先制作好几套贴图，每一套贴图用来表现一种地形质感，一套贴图中包含颜色贴图、法线贴图和遮罩贴图，这些贴图本发明实施例统称为地形贴图。在获取地形模型对应的地形贴图后，对重新定位后的地形模型进行渲染，从而在游戏场景中实现地形质感。

在一示例性实施例中，在所述步骤103、根据所述高度数据与所述游戏场景的地形绘制数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据之前，所述方法还包括如下步骤：在确定所述地形模型无需采用遮罩贴图进行渲染，或者所述地形模型为通过通用渲染管线进行渲染时，获取预设高度数据作为高度数据。

在具体实现中，如果终端设备对于地形模型的地形质感要求不高，或者该地形模型并不需要采用遮罩贴图进行渲染，则可以无需通过获取遮罩贴图的高度数据，而是将预设高度数据，例如0.5，作为高度数据。当然，也如果玩家根据自身需求选择无需较为真实的地形质感，也可以将预设高度数据作为高度数据，用于后续对地形模型的渲染。

为了使本领域技术人员更好的理解本发明实施例，下面采用具体示例对遮罩贴图的高度数据处理进行说明。其中遮罩贴图的高度数据处理中包含三部分内容，分别是：MaskHeight、Height和Vertex Offset三块内容，下面对这三块内容逐一分析。

1、Mask Height

参照图8a，该部分负责处理Unity传入的遮罩贴图(Mask贴图)，将其中每张Mask贴图的蓝色通道提取出来，形成4组单通道黑白数据，再将这4组黑白数据依次存入一张新图的4个通道中，新图取名为maskHeight，传入下一环节。

2、Height

参照图8b，该部分负责将上一部分传入的maskHeight进行整合，依据场景编辑人员的地形绘制数据重新整合成一份单通道的黑白高度数据。

3、Vertex Offset

参照图8c，该部分将高度数据(0～1的范围)重新对应到-1～1的范围上，再与地形模型的顶点顶点法线方向相乘后，再乘以一个可以被制作人员控制的指定控制系数，从而得到顶点在顶点法线方向上的偏移数据，然后就可以利用偏移数据控制地形模型的顶点进行偏移。

本发明实施例，考虑到Unity2019的URP中，遮罩贴图的蓝色通道没有被利用的情况，将其作为高度数据的记录媒介，然后重新制作着色器，使得着色器能够通过遮罩贴图的蓝色通道里记录的高度数据，对地形模型的顶点进行重新定位，然后基于重新定位的地形模型进行渲染，使得地形模型在能够展示更加真实的高低起伏，看起来更加真实可信。

进一步地，由于地形模型顶点的顶点数量低，无法满足地形细节高低起伏的表达，因此本发明实施例在着色器中加入曲面细分功能，在GPU层面将地形模型原有顶点细分，增加地形模型顶点的数量，使其能够更加满足细节突出的表达。具体地，参照图9，是本发明的一种渲染后的地形模型的示意图，上面的图是未采用本发明实施例的方案处理前的渲染后的地形模型，下面的图是采用本发明实施例的方案处理后的渲染后的地形模型，比对可在，下面的图中细节更加细腻。

综上，本发明实施例解决了在Unity2019的URP中，原有地形系统无法表达地形细致真实的凹凸效果的问题，使得地形看上去具有了真实可信的细节起伏，大大提升了地表质感。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

参照图10，示出了本发明的一种地形模型渲染装置实施例的结构框图，通过终端设备提供图形用户界面，所述图形用户界面中包括游戏场景，所述游戏场景中包括地形模型，所述装置可以包括如下模块：

遮罩贴图获取模块1001，用于获取遮罩贴图，所述遮罩贴图用于表征在所述地形模型的地表材质；

高度数据提取模块1002，用于从所述遮罩贴图的指定颜色通道中提取出高度数据；所述高度数据用于表征所述地表材质在所述游戏场景中的局部细节高度；

目标高度数据确定模块1003，用于根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据；

重新定位模块1004，用于根据所述目标高度数据对所述地形模型的顶点重新定位，并对顶点重新定位后的所述地形模型进行渲染。

在一示例性实施例中，所述装置还包括：高度数据存储模块，用于将所述高度数据依次存入指定空白图的颜色通道中，所述颜色通道包括红色通道、绿色通道、蓝色通道和阿尔法通道。

在一示例性实施例中，所述装置还包括：曲面细分模块，用于对所述地形模型进行曲面细分，得到曲面细分后的所述地形模型；其中，曲面细分后的所述地形模型的顶点数量大于未曲面细分前的所述地形模型的顶点数量。

在一示例性实施例中，所述曲面细分模块，用于根据所述虚拟摄像机与所述地形模型之间的距离确定曲面细分级别，所述曲面细分级别用于表征对所述地形模型的顶点的细分程度；按照所述曲面细分级别对所述地形模型进行曲面细分，得到曲面细分后的所述地形模型。

在一示例性实施例中，所述目标高度数据确定模块1003，用于将所述高度数据与地形绘制数据进行点乘，得到所述地形模型的顶点的目标高度数据；所述地形绘制数据用于表征各种所述地表材质在所述地形模型中的分布情况。

在一示例性实施例中，所述重新定位模块1004，用于将所述目标高度数据与所述地形模型的顶点的顶点法线方向和指定控制系数相乘，得到所述地形模型的顶点在所述顶点法线方向的偏移数据；采用所述偏移数据调整所述地形模型的顶点；获取针对所述地形模型的地形贴图，采用所述地形贴图对调整顶点后的所述地形模型进行渲染，所述地形贴图包括颜色贴图、法线贴图和遮罩贴图。

在一示例性实施例中，应用于游戏引擎Unity2019的通用渲染管线，所述指定颜色通道为蓝色通道；其中，所述遮罩贴图的红色通道中记录金属度，阿尔法通道中记录粗糙度，绿色通道中记录环境遮蔽光，蓝色通道中记录高度数据。

在一示例性实施例中，所述装置还包括：高度数据获取模块，用于在确定所述地形模型无需采用遮罩贴图进行渲染，或者所述地形模型为通过通用渲染管线进行渲染时，获取预设高度数据作为高度数据。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明实施例公开了一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上地形模型渲染方法实施例所述的步骤。

本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上地形模型渲染方法实施例所述的步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种地形模型渲染方法、一种地形模型渲染装置、电子设备和存储介质，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，根据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种地形模型的渲染方法，其特征在于，所述方法包括：

获取遮罩贴图，所述遮罩贴图用于表征所述地形模型的地表材质；

从所述遮罩贴图的指定颜色通道中提取出高度数据，所述高度数据用于表征所述地表材质在所述地形模型中的局部细节高度；

根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据；

根据所述目标高度数据对所述地形模型的顶点重新定位，并对顶点重新定位后的所述地形模型进行渲染。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在从所述遮罩贴图的指定颜色通道中提取出高度数据之后，所述方法还包括：

将所述高度数据依次存入指定空白图的颜色通道中，所述颜色通道包括红色通道、绿色通道、蓝色通道和阿尔法通道。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据之前，所述方法还包括：

对所述地形模型进行曲面细分，得到曲面细分后的所述地形模型；其中，曲面细分后的所述地形模型的顶点数量大于未曲面细分前的所述地形模型的顶点数量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述地形模型进行曲面细分，得到曲面细分后的所述地形模型，包括：

根据虚拟摄像机与所述地形模型之间的距离确定曲面细分级别，所述曲面细分级别用于表征对所述地形模型的顶点的细分程度；

按照所述曲面细分级别对所述地形模型进行曲面细分，得到曲面细分后的所述地形模型。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据，包括：

将所述高度数据与地形绘制数据进行点乘，得到所述地形模型的顶点的目标高度数据；所述地形绘制数据用于表征各种所述地表材质在所述地形模型中的分布情况。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标高度数据对所述地形模型的顶点重新定位，并对顶点重新定位后的所述地形模型进行渲染，包括：

将所述目标高度数据与所述地形模型的顶点法线方向和指定控制系数相乘，得到所述地形模型的顶点在所述顶点法线方向的偏移数据；

采用所述偏移数据调整所述地形模型的顶点；

获取针对所述地形模型的地形贴图，采用所述地形贴图对顶点调整后的所述地形模型进行渲染，所述地形贴图包括颜色贴图、法线贴图和遮罩贴图。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，应用于游戏引擎Unity2019的通用渲染管线，所述指定颜色通道为蓝色通道；其中，所述遮罩贴图的红色通道中记录金属度，阿尔法通道中记录粗糙度，绿色通道中记录环境遮蔽光，蓝色通道中记录高度数据。

8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，在根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据之前，所述方法还包括：

在确定所述地形模型无需采用遮罩贴图进行渲染，或者所述地形模型为通过通用渲染管线进行渲染时，获取预设高度数据作为高度数据。

9.一种地形模型渲染装置，其特征在于，所述装置包括：

遮罩贴图获取模块，用于获取遮罩贴图，所述遮罩贴图用于表征所述地形模型的地表材质；

高度数据提取模块，用于从所述遮罩贴图的指定颜色通道中提取出高度数据；所述高度数据用于表征所述地表材质在所述地形模型中的局部细节高度；

目标高度数据确定模块，用于根据所述高度数据，确定针对所述地形模型的顶点的目标高度数据；

重新定位模块，用于根据所述目标高度数据对所述地形模型的顶点重新定位，并对定点重新定位后的所述地形模型进行渲染。

10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的地形模型渲染方法的步骤。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的地形模型渲染方法的步骤。

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