在 Unity 中使用自定义着色器正确平铺图集纹理

Question

这有点复杂，但我希望归结起来是一个非常简单的问题。所以事情是这样的：我使用 Unity 在运行时从一个 bsp 文件生成一个地图游戏对象，该文件具有一大堆顶点、面、uvs、纹理引用等。创建的网格完全按照它们应该的样子出现，所有纹理都很好。但是有一个问题，用如此多的材料创建了如此多的网格，导致许多绘制调用，从而使程序变慢。所以我搜索了一种减少绘制调用的方法，并找到了解决方案。将所有网格组合成一个大网格，并通过组合所有使用的纹理来创建纹理图集。结合网格效果很好，结合纹理效果也很好。然后我遇到了uv贴图的问题。所以我从 NVidia 白皮书中找到了一个解决方案来制作一个自定义着色器，它使用 tex2d 函数使用 uv 位置及其导数从纹理中插入纹素。我认为这会奏效，但我的网格有非常奇怪的三角形，我认为它们正在破坏这个解决方案。在下图中，您可以看到网格合并时与分开时的区别：

Combined Meshes with Changed UVs and Custom Shader

Separate Meshes with original UVs

这是我在着色器中用来设置模型颜色的代码：

o.Albedo = tex2D (_MainTex, IN.uv2_BlendTex, ddx(IN.uv_MainTex), ddy(IN.uv_MainTex)).rgb;

如您所见，我添加了第二个 UV，它是原始 UV 的非平铺版本。我通过使用 frac() 函数来做到这一点，但在 C# 代码中而不是在着色器中。由于纹理可以有不同的大小，我必须在进入着色器之前计算 UV，因为那时我可以访问纹理大小。

这是我用来计算 2 个 UV 的代码：

                Rect surfaceTextureRect = uvReMappers[textureIndex];
                Mesh surfaceMesh = allFaces[i].mesh;
                Vector2[] atlasTiledUVs = new Vector2[surfaceMesh.uv.Length];
                Vector2[] atlasClampedUVs = new Vector2[surfaceMesh.uv.Length];
                for (int j = 0; j < atlasClampedUVs.Length; j++)
                {
                    Vector2 clampedUV = new Vector2((surfaceMesh.uv[j].x - Mathf.Floor(surfaceMesh.uv[j].x)), (surfaceMesh.uv[j].y - Mathf.Floor(surfaceMesh.uv[j].y)));
                    float atlasClampedX = (clampedUV.x * surfaceTextureRect.width) + surfaceTextureRect.x;
                    float atlasClampedY = (clampedUV.y * surfaceTextureRect.height) + surfaceTextureRect.y;
                    atlasTiledUVs[j] = new Vector2((surfaceMesh.uv[j].x * surfaceTextureRect.width) + surfaceTextureRect.x, (surfaceMesh.uv[j].y * surfaceTextureRect.height) + surfaceTextureRect.y);
                    atlasClampedUVs[j] = new Vector2(atlasClampedX, atlasClampedY);
                    if (i < 10) { Debug.Log(i + " Original: " + surfaceMesh.uv[j] + " ClampedUV: " + clampedUV); }
                }
                surfaceMesh.uv = atlasTiledUVs;
                surfaceMesh.uv2 = atlasClampedUVs;

数组 uvReMappers 是使用 Texture2D 函数 PackTextures() 时创建的 Rect 数组。

抱歉花了这么长时间，但这是我的问题：为什么纹理会扭曲。是因为网格的三角化方式还是因为我编写自定义着色器的方式。最后我该如何解决它。

感谢您的宝贵时间。很抱歉写了这么多，但我以前从未发过问题。我总是在网上找到几乎所有问题的答案，但我已经搜索了好几天如何解决这个问题。我觉得它可能太具体而无法找到答案。希望我提供了足够的信息。

Answer 1

我采用了不同的方法并在 cpu 上创建了一个纹理图集，从那里 UV 贴图就像普通的 UV 贴图一样，我所要做的就是将纹理分配给图集中的顶点信息。 ..

我的场景是一个自定义体素引擎，它可以处理从我的世界到渲染基于体素的行星的任何事情，我还没有找到它无法处理的场景。

这是我的地图集代码...

using UnityEngine;
using Voxels.Objects;

namespace Engine.MeshGeneration.Texturing
{
    /// <summary>
    /// Packed texture set to be used for mapping texture info on 
    /// dynamically generated meshes.
    /// </summary>
    public class TextureAtlas
    {
        /// <summary>
        /// Texture definitions within the atlas.
        /// </summary>
        public TextureDef[] Textures { get; set; }

        public TextureAtlas()
        {
            SetupTextures();
        }

        protected virtual void SetupTextures()
        {
            // default for bas atlas is a material with a single texture in the atlas
            Textures = new TextureDef[]
            {
                new TextureDef 
                { 
                    VoxelType = 0, 
                    Faces =  new[] { Face.Top, Face.Bottom, Face.Left, Face.Right, Face.Front, Face.Back },
                    Bounds = new[] {
                        new Vector2(0,1), 
                        new Vector2(1, 1),
                        new Vector2(1,0),
                        new Vector2(0, 0)
                    }
                }
            };
        }


        public static TextureDef[] GenerateTextureSet(IntVector2 textureSizeInPixels, IntVector2 atlasSizeInPixels)
        {
            int x = atlasSizeInPixels.X / textureSizeInPixels.X;
            int z = atlasSizeInPixels.Z / textureSizeInPixels.Z;
            int i = 0;
            var result = new TextureDef[x * z];
            var uvSize = new Vector2(1f / ((float)x), 1f / ((float)z));

            for (int tx = 0; tx < x; tx++)
                for (int tz = 0; tz < z; tz++)
                {
                    // for perf, types are limited to 255 (1 byte)
                    if(i < 255)
                    {
                        result[i] = new TextureDef
                        {
                            VoxelType = (byte)i,
                            Faces = new[] { Face.Top, Face.Bottom, Face.Left, Face.Right, Face.Front, Face.Back },
                            Bounds = new[] {
                                new Vector2(tx * uvSize.x, (tz + 1f) * uvSize.y), 
                                new Vector2((tx + 1f) * uvSize.x, (tz + 1f) * uvSize.y),
                                new Vector2((tx + 1f) * uvSize.x, tz * uvSize.y),
                                new Vector2(tx * uvSize.x, tz * uvSize.y)
                            }
                        };

                        i++;
                    }
                    else
                        break;
                }

             return result;
        }
    }
}

并且对于图集中的纹理定义...

using UnityEngine;
using Voxels.Objects;

namespace Engine.MeshGeneration.Texturing
{
    /// <summary>
    /// Represents an area within the atlas texture 
    /// from which a single texture can be pulled.
    /// </summary>
    public class TextureDef
    {
        /// <summary>
        /// The voxel block type to use this texture for.
        /// </summary>
        public byte VoxelType { get; set; }

        /// <summary>
        /// Faces this texture should be applied to on voxels of the above type.
        /// </summary>
        public Face[] Faces { get; set; }

        /// <summary>
        /// Atlas start ref
        /// </summary>
        public Vector2[] Bounds { get; set; }
    }
}

对于我需要直接控制 UV 映射的自定义场景，我继承了纹理图集，然后重写了 SetupTextures() 方法，但在几乎所有情况下，对我来说，我创建的纹理都是相同大小的图集非常简单调用 GenerateTextureSet 将进行 uv 映射计算，我相信你需要。

给定体素类型的给定面的 UV 坐标为...

IEnumerable<Vector2> UVCoords(byte voxelType, Face face, TextureAtlas atlas)
        {
            return atlas.Textures
                .Where(a => a.VoxelType == voxelType && a.Faces.Contains(face))
                .First()
                .Bounds;
        }

在你的情况下，你可能有不同的方式来映射到你的包中选择的纹理，但在我的情况下，基本上是面部和类型的组合决定了我想要的 uv 映射集。

这样您就可以将网格与任何标准着色器一起使用，而不是依赖自定义着色器逻辑。

Answer 2

我终于解决了问题！所以事实证明我不应该在着色器之前计算 UV。相反，我通过 UV 传递着色器所需的信息，以便它可以直接计算新的纹素位置。

这是着色器之前的代码：

Rect surfaceTextureRect = uvReMappers[textureIndex];
Mesh surfaceMesh = allFaces[i].mesh;
Vector2[] atlasTexturePosition = new Vector2[surfaceMesh.uv.Length];
Vector2[] atlasTextureSize = new Vector2[surfaceMesh.uv.Length];
for (int j = 0; j < atlasTexturePosition.Length; j++)
{
    atlasTexturePosition[j] = new Vector2(surfaceTextureRect.x, surfaceTextureRect.y);
    atlasTextureSize[j] = new Vector2(surfaceTextureRect.width, surfaceTextureRect.height);
}
surfaceMesh.uv2 = atlasTexturePosition;
surfaceMesh.uv3 = atlasTextureSize;

这是着色器代码：

tex2D(_MainTex, float2((frac(IN.uv.x) * IN.uv3.x) + IN.uv2.x, (frac(IN.uv.y) * IN.uv3.y) + IN.uv2.y));

Answer 3

你得把传入的TEXCOORD0从图像的百分比space变成一个像素值，用模数算出它在平铺纹理上的哪个像素，然后将其恢复为图像的百分比。

代码如下：您需要定义 2D 变量 _MainTex 和 _PatternTex。

        struct v2f
        {
            float2 uv : TEXCOORD0;
            float4 vertex : SV_POSITION;
        };            


        float modFunction(float number, float divisor){
            //2018-05-24: copied from an answer by Nicol Bolas: 
            return (number - (divisor * floor(number/divisor)));
        }


        fixed4 frag (v2f i) : SV_Target
        {
            fixed4 curColor = tex2D(_MainTex, i.uv);                
            fixed4 pattern = tex2D(_PatternTex, 
                float2(
                    modFunction(i.uv.x*_MainTex_TexelSize.z,_PatternTex_TexelSize.z) *_PatternTex_TexelSize.x,
                    modFunction(i.uv.y*_MainTex_TexelSize.w,_PatternTex_TexelSize.w) *_PatternTex_TexelSize.y
                )
            );
            fixed4 col = curColor * pattern;                
            col.rgb *= col.a;
            return col;
        }

在 Unity 中使用自定义着色器正确平铺图集纹理

Tiling atlas textures correctly with a custom shader in Unity

shader

unity3d

texture-atlas