用Ogre实现《天龙八部》场景中水面（TerrainLiquid）详解

 

本文主要讲的是《天龙八部》游戏中水面(TerrainLiquid)的具体实现，使用C++, Ogre1.6 。 

天龙的水面做的比较简单，虽然没有倒影，但动态纹理+深度图做出的效果还行，看着不是特别假。

一般情况下，TerrainLiquid有一层动态纹理，有的还会有一层1D深度图纹理，深度图纹理用来控制不同深度水面的透明度。另外还会给出一个坐标，可以称之为种子坐标，通过这个坐标可以填充整个水面。总的来说要实现天龙的水面只要搞清楚两个问题

1.如何利用种子坐标填充整个水面

2.如何利用深度图纹理控制水面透明图

 

文章最后我放了TerrainLiquid的代码的链接，配合上篇随笔给的地形Demo代码再加上水面相关的资源，很容易就能在那基础上加上水面效果。

 

 

TerrainLiquid格式

  <Object type="TerrainLiquid">
    <Property name="material" value="haihuwater"/>
    <Property name="position" value="2500 636 -4901"/>
    <Property name="texture scale" value="0.25"/>
    <Property name="depth texture layer.enable" value="true"/>
    <Property name="depth texture layer.height scale" value="0.008"/>
  </Object>

 

上面是一个典型的TerrainLiquid的例子，

material，不用说了，材质

position就是我上面说的种子坐标，天龙不给出整个水面覆盖的范围，而只给出这个坐标，载入场景时实时填充

texture scale，这个值是用来确定第一层纹理坐标的，假设某个点与种子间隔(x,y)个顶点，则该点第一层动态纹理的坐标为(x*texture scale, y*texture scale)。

depth texture layer.enable，这一项如果是true的时候，说明要用深度图。

depth texture layer.height scale，是用来确定水面上某点的深度和该点的透明度间的关系，深度*这个值=透明度。

 

水面填充

开始要实现水面的时候，我首先想的很简单，弄四个点，一个平面，动态贴图一贴，完了。后来发现没那么简单，水面不能用一个长方形来做，多看几个场景就能发现，这个肯定是不合适的。Google了一下，看了几个大牛的博客，知道水面应该用填充算法来生成，可惜大牛们都不贴代码，估计觉得太简单了吧…… 只好自己实现一下。

我用的填充算法比较简单，递归… 没有任何优化，但很易懂，很简单。 一般如果不是大的变态的水面应该没有问题，而且这个填充的过程是在载入场景的过程中，也没有什么优化的必要，估计再快也就快个一两秒吧。

下面是核心的填充代码，很简单吧…

void TerrainLiquid::__spreed( int x, int z, int direction )
{
    // 判断是否已包含该点和该点是否应该被看做水面的一部分
    if( !__isGridContained( x, z ) && __isValidGrid( x,z, direction ) ) 
        __addGrid( x, z );
    else 
        return;
    
    __spreed( x, z-1, UP );
    __spreed( x, z+1 , DOWN );
    __spreed( x-1, z, LEFT );
    __spreed( x+1, z , RIGHT );
}

__isValidGrid()用来判断该点是否是水面的一部分，简单点说就是判断地形上的这一点是否高于种子的高度，实际上判断还是有点复杂的，如果单纯判断点的当前点的高度遇到复杂一点的水面情况就会出BUG，我的做法是分不同的方向分别判断。具体代码如下：

bool TerrainLiquid::__isValidGrid( int x, int z, int dir )
{
    int y = mSeedPos.y;
    int left = mTerrainInfo->getOffset().x;
    int right = left + (mTerrainInfo->getWidth()-1)*mTerrainInfo->getScaling().x;
    int top = mTerrainInfo->getOffset().z;
    int bottom = top + (mTerrainInfo->getHeight()-1)*mTerrainInfo->getScaling().y;
    
    Ogre::Vector3 leftTop = __getPos( x,z );
    Ogre::Vector3 rightTop = __getPos( x+1, z );
    Ogre::Vector3 leftBottom = __getPos( x,z+1);
    Ogre::Vector3 rightBottom = __getPos( x+1, z+1 );

    int lt = mTerrainInfo->getHeightAt( leftTop.x, leftTop.z );
    int rt = mTerrainInfo->getHeightAt( rightTop.x, rightTop.z );
    int lb = mTerrainInfo->getHeightAt( leftBottom.x, leftBottom.z );
    int rb = mTerrainInfo->getHeightAt( rightBottom.x, rightBottom.z );

    // bounding check
    if( leftTop.x < left || rightTop.x > right || leftTop.z < top || leftBottom.z > bottom )
        return false;

    if( lt > leftTop.y && rt > rightTop.y && lb > leftBottom.y && rb > rightBottom.y )
        return false;

    else if( dir == LEFT )
    {
        if( ( lt < y || lb < y ) && ( rt >=y && rb >=y) )
            return false;
    }

    else if( dir == RIGHT )
    {
        if( ( rt < y || rb < y ) && ( lt >= y && lb >= y ) )
            return false;
    }

    else if( dir == UP )
    {
        if( ( rt < y || lt < y ) && ( rb >= y && lb >= y ) )
            return false;
    }

    else if( dir == DOWN )
    {
        if( ( rb < y || lb < y ) && ( rt >=y && lt >= y ) )
            return false;
    }
    return true;
} 

首先判断四个点对应的地形的高度是否都大于种子高度，若大于则返回false

然后判断是否超出地图边界，超出则返回false

再分四个方向判断前两点和后两点的高度，若前两点有一点或两点地形高度小于种子高度，且后两点地形高度都大于种子高度，则返回false

具体为什么这么判断比较难描述… 反正在边界比较窄的情况下，若不这样判断就会检测不到水面的边界。

 

水面透明度处理

当水面填充做好以后，这个就不难处理了，就是在每个顶点生成的时候设置纹理坐标。第一层纹理是动态纹理，第二层是一维的深度图纹理。第一层纹理坐标的设定要根据 TerrainLiquid 中 texture_scale值来确定。由于Ogre默认的纹理映射方式是wrap，就是说Any value beyond 1.0 wraps back to 0.0. Texture is repeated （引用自Ogre官网的Manual）. 我们不需要考虑纹理坐标大于1或者小于0的状况，它自己会映射到正确的位置，所以我们只要将（x,y）处点的纹理坐标设为( x*texture_scale, y*texture_scale )就OK了。

第二层纹理的形式是这样的：（中间那一条）

 

在ps里面看一下可以发现，这是一张宽度为256，高度为1的一维纹理，有4通道，每个通道的值都是从0-255递增。不难推测，我们需要用水面的深度情况来取一个值作为水面的透明度。

从水面的纹理的材质可以看出，第二层纹理的映射方式为clamp，所以纹理坐标在在大于1.0时，会映射到1.0.所以（ depth texture layer.height scale*水面深度）求出的就是第二层的纹理坐标。水面深度=种子坐标高度-当前点的地形高度。

要注意的是第二层纹理一定要声明为1D的。

下面是顶点格式的声明，有FLOAT3的顶点坐标，FLOAT3的法线方向（统一向上）,FLOAT2的一层纹理，FLOAT1的二层纹理。

decl->addElement( MAIN_BINDING, offset, VET_FLOAT3, VES_POSITION );
offset+= Ogre::VertexElement::getTypeSize( VET_FLOAT3 );

decl->addElement( MAIN_BINDING, offset, VET_FLOAT3, VES_NORMAL );
offset+= Ogre::VertexElement::getTypeSize( VET_FLOAT3 );

decl->addElement( MAIN_BINDING, offset, VET_FLOAT2, VES_TEXTURE_COORDINATES, 0 );
offset+= Ogre::VertexElement::getTypeSize( VET_FLOAT2 );

if( m_bDepthEnable )
    decl->addElement( MAIN_BINDING, offset, VET_FLOAT1, VES_TEXTURE_COORDINATES, 1 );

将TerrainLiquid添加到地形中

在原来地形Demo中载入场景的函数中适当位置添加这一段应该就没问题了。

else if( IsStrEqual( "TerrainLiquid", strTemp ) )
{
    TerrainLiquid* pTerrainLiquid = new TerrainLiquid;
    SceneNode* pSsceneNode = m_pSceneManager->getRootSceneNode()->createChildSceneNode( "terrain_liquid" + StringConverter::toString( staticIndex++ ) );
    TiXmlElement* propriety = element->FirstChildElement( "Property" );

    float x,y,z;
    float texture_scale = 0.0f;
    float depth_scale = 0.0f;
    bool depth_enable = false;
    while( propriety )
    {
        strTemp = propriety->Attribute( "name" );
        sValue = propriety->Attribute( "value" );
        if( IsStrEqual("material", strTemp ) )
        {
            sValue = UTF8ToANSI(sValue);
            pTerrainLiquid->setMaterial( sValue );
            delete[] sValue;
        }
        else if( IsStrEqual( "position", strTemp ) )
        {
            sscanf( sValue, "%f %f %f", &x, &y, &z );
            pSsceneNode->setPosition( x, y, z );
        }
        else if( IsStrEqual( "texture scale", strTemp ) )
        {
            sscanf( sValue, "%f", &texture_scale );
        }
        else if( IsStrEqual( "depth texture layer.enable", strTemp ) )
        {
            if( IsStrEqual( sValue, "true"))
                depth_enable = true;
            else 
                depth_enable = false;
        }
        else if( IsStrEqual( "depth texture layer.height scale", strTemp ) )
        {
            sscanf( sValue, "%f", &depth_scale );
        }

        else 
            ThrowException( "TerrainLiquid", strTemp/Files/syqking/TerrainLiquid_src.rar );
        
        propriety = propriety->NextSiblingElement();
    }

    pTerrainLiquid->createTerrainLiquid( Ogre::Vector3( x,y,z ), texture_scale, depth_enable, depth_scale, mTerrainMgr->getTerrainInfo() );
    m_pSceneManager->getRootSceneNode()->createChildSceneNode()->attachObject(pTerrainLiquid);
}